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Lexikon der Optik: Sonnenspektrum

Sonnenspektrum, die spektrale Verteilung der Sonnenstrahlung. Es ist zu unterscheiden zwischen dem extraterrestrischen und dem durch die Erdatmosphäre beeinflußten terrestrischen S. Die Maximalwerte der spektralen Dichte der Intensität Iλ der extraterrestrischen Sonnenstrahlung liegen im sichtbaren Wellenlängengebiet zwischen 460 und 500 nm und betragen etwa 2,2 W m-2 nm-1. 97% der Intensität der extraterrestrischen Sonnenstrahlung fallen in den Spektralbereich zwischen 280 nm und 3 μm. Das extraterrestrische S. ist in doppeltlogarithmischem Maßstab in Abb. 1 wiedergegeben. Im Wellenlängenbereich zwischen 140 nm und 1 mm ist die extraterrestrische Sonnenstrahlung, bezogen auf die mittlere Entfernung Sonne – Erde, zeitlich konstant (durchgezogener Kurventeil). Im restlichen Spektrum können die spektralen Leistungswerte, je nach Sonnenaktivität, um viele Größenordnungen kurzzeitig ansteigen. Bemerkenswert sind im S. die relativ hohe Intensität im Bereich der Lyman-Alpha-Wasserstofflinie bei 121,5 nm und die in Abb. 1 nur andeutungsweise im Maximum erkennbaren Fraunhoferschen Absorptionslinien. Das terrestrische Sonnenspektrum ist gegenüber dem extraterrestrischen infolge der Extinktion der atmosphärischen Gase und Dämpfe modifiziert. Einen Ausschnitt aus dem terrestrischen S. im nahen Infrarot-Gebiet zeigt Abb. 2. Die Absorption ist in diesem Spektralbereich vorwiegend durch atmosphärischen Wasserstoff bedingt. Im ultravioletten Spektralbereich (Wellenlängen unter 330 nm) wird die Sonnenstrahlung in der Atmosphäre stark durch Ozon, Sauerstoff und Stickstoff absorbiert, im mittleren Infrarot-Bereich durch Kohlendioxid, Wasserdampf und Ozon. Am Erdboden kann daher die Sonnenstrahlung nur in bestimmten "atmosphärischen Fenstern" – in Abb. 1 auf der Abszisse markiert – empfangen werden. Aus den Messungen des extraterrestrischen S. kann keine einheitliche Sonnentemperatur abgeleitet werden. Je nach Spektralbereich variieren die Temperaturen. Beispielsweise beträgt die Temperatur, bezogen auf die Temperatur eines schwarzen Körpers, im Sichtbaren etwa 6000 K, bei der Wellenlänge 150 μm etwa 4400 K und im Ultrakurzwellenbereich ungefähr 106 K.



Sonnenspektrum 1: Extraterrestrisches Sonnenspektrum. Im gestrichelten Kurventeil kann die Sonnenstrahlung stark schwanken; den Erdboden erreichen nur Strahlungsanteile in einigen Wellenlängengebieten (dick markierte Striche auf der Abszisse). λ Wellenlänge.



Sonnenspektrum 2: Ausschnitt aus dem terrestrischen Sonnenspektrum mit atmosphärischen Absorptionsbanden. Spektrale Intensitätsverteilung Iλ in relativen Einheiten, λ Wellenlänge.

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