太陽光

太陽光の発生

1. 太陽の中心部では、重力によって水素の核融合が起こっており、ガンマ線が発生する。
2. ガンマ線は、太陽の内部で物質への吸収と放出を繰り返し、その際にエネルギーが失われる。表面に近づくほど周波数が下がり、一部は可視光線や赤外線、紫外線となり放射される。

地球到達

太陽光として太陽から放出された光は、地球軌道付近で約1.37kW/m²（太陽定数）のエネルギーを持つ。これが地球軌道上の人工衛星が受光できるエネルギーとなる。光子の数にして1平方メートル・秒あたり6×10²¹個（十垓個）以上になる。

エックス線は殆どが大気で遮断される。また有害な紫外線も成層圏のオゾン層で90%以上がカットされる。可視光線、赤外光も、大気圏中での反射・散乱・吸収などによって平均4割強が減衰し、地上に到達する ^{[注釈 1]}。 大気を通過する距離が変わるため、地上の各地点で受光できるエネルギー密度は緯度や季節、時刻に従って変化する。日本付近では最大約1kW/m²のエネルギーとなる。

• 太陽光が太陽から放たれて地上に到達するまでの時間は約8分17～19秒（天文単位、太陽と地球の半径、光速から計算できる）。
• 地球に到達した太陽光線の1時間あたりの総エネルギー量は20世紀後半の世界の1年間で消費されるエネルギーに匹敵する。
  そのエネルギーの地上での内訳は、
  • 地上で熱に変わってしまうエネルギーは約45%
  • 海中に蓄えられるエネルギーは20数%
  • 風や波を動かす原動力へ変わるエネルギーは0.2%程度
  • 光合成に使われるエネルギーは0.02%程度
  • 宇宙へ反射してしまうエネルギーは30%程度

最終的には、可視光や赤外線などの電磁波として宇宙へ再放射される。詳しくは地球のエネルギー収支を参照。

太陽光から変換された熱エネルギーは、気象現象の駆動力として働き、地球上のさまざまな場所に雨や風をもたらすことに寄与している。

また、植物や植物プランクトンは光合成によって必要な酸素やエネルギーを産生している。動物も、太陽光を浴びることによって体温維持を行っているものがいる。また、日射量の変化つまり昼と夜の移り変わりは、生物の活動に多大な影響を与えている。

古代からの利用

濡れた衣類の乾燥、土器の乾燥、乾物、オリンピック聖火の点火などに利用された。

発明

日時計

太陽の傾きを太陽光を利用して時刻として利用した。

鏡

採光のためや合図、伝言に使用された。

レンズ

カメラや、望遠鏡、顕微鏡など光学機械を産んだ。

発電

太陽光発電・太陽熱発電

太陽光のエネルギーを、太陽電池やタービンを用いて電力に変える。

水力発電

河川の流れは太陽光によって温められた雨雲が降らせた雨である。

風力発電

風は太陽光が暖めた空気の流れである。

波力発電

海面の上下は風に煽られた波のうねりである。

海流発電

海流は太陽に温められた海水の循環である。ちなみに潮力発電は太陽光とは無関係。

バイオマス発電

植物の光合成は太陽光のエネルギーを用いて行わる。