รังสีดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ (solar system) มวลของดวงอาทิตย์มีค่าประมาณ 1.989x1030 กิโลกรัม หรือประมาณ 3 แสนเท่าของมวลโลก
ดวงอาทิตย์ถือเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญต่อมนุษย์และสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา พลังงานที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์จะอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความยาวคลื่นต่างๆ
ตั้งแต่รังสีแกมม่าไปจนถึงคลื่นวิทยุ ซึ่งเรียกกันโดยทั่วไปว่า "รังสีดวงอาทิตย์" (solar radiation)
รังสีดวงอาทิตย์นอกบรรยากาศโลกเป็นปริมาณที่เราสามารถหาได้อย่างแม่นยำโดยอาศัยการตรวจวัดด้วยดาวเทียม หรือคำนวณทางทฤษฎี
ทั้งนี้ปริมาณของรังสีดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบ ณ ตำแหน่งใดๆ ที่ส่วนบนของชั้นบรรยากาศ (top of atmosphere, TOA) จะมีค่ามากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ และมุมตกกระทบ
ซึ่งเราสามารถคำนวณตัวแปรต่างๆ ดังกล่าวนี้ได้อย่างแม่นยำโดยอาศัยทฤษฎีฟิสิกส์ดาราศาสตร์
รังสีดวงอาทิตย์นอกบรรยากาศโลก เมื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศลงมายังพื้นโลกของเรา จะถูกลดทอนความเข้ม ในรูปของการกระเจิงและดูดกลืนโดยเมฆและองค์ประกอบต่างๆในบรรยากาศ เช่น ฝุ่นละออง โอโซน ไอน้ำ และโมเลกุลก๊าซต่างๆของอากาศ
ทั้งนี้เราสามารถจำแนกส่วนของรังสีดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลกได้เป็น 2 ส่วน คือ "รังสีตรง" (direct radiation) และ "รังสีกระจาย" (diffuse radiation) ซึ่งผลรวมของรังสีทั้ง 2 ส่วนนี้ เรียกว่า "รังสีรวม" (global radiation)
ดังนั้นการวัดรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นโลกสามารถกระทำได้หลากหลายวิธีการ โดยทั่วไปเครื่องมือวัดที่ใช้สำหรับวัดความเข้มรังสีรวม จะเรียกว่า "ไพราโนมิเตอร์" (pyranometer) และเครื่องวัดรังสีตรง จะเรียกว่า "ไพเฮลิโอมิเตอร์" (pyrheliometer)
สำหรับการวัดรังสีกระจายโดยทั่วไปมักจะใช้อุปกรณ์ซึ่งมีลักษณะเป็นวงแหวนหรือลูกบอล มาติดตั้งบนเครื่องไพราโนมิเตอร์ เพื่อทำการปิดกั้นส่วนของรังสีตรงจากดวงอาทิตย์ ให้เครื่องวัดได้รับเฉพาะรังสีที่กระจายมาจากท้องฟ้าเท่านั้น
ข้อมูลรังสีดวงอาทิตย์นอกบรรยากาศโลกมีความสำคัญต่อการออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้งานในอวกาศต่างๆ อาทิเช่น เซลล์สุริยะของดาวเทียมหรือยานอวกาศต่างๆ
ในอดีตที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวัดและศึกษาความเข้มรังสีดวงอาทิตย์นอกบรรยากาศโลกกันมาอย่างต่อเนื่อง
หากพิจารณาพลังงานแสงอาทิตย์รวมทุกความยาวคลื่นที่เดินทางจากดวงอาทิตย์มาตกกระทบตั้งฉากบนพื้นที่ 1 ตารางเมตร จากระยะทางเฉลี่ย 1 AU
จะมีความเข้มของรังสีประมาณ 1,367 W/m2 เรียกว่า "ค่าคงที่สุริยะ" (solar constant)
โดยในปี ค.ศ.1999 เอเอสทีเอ็ม (ASTM International) ซึ่งเป็นสมาคมที่เป็นผู้กำหนดและจัดทำมาตรฐานทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้กำหนดค่าคงที่สุริยะค่าใหม่ โดยมีเท่ากับ 1,366.1 W/m2
สำหรับรังสีดวงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกส่วนใหญ่จะมีความยาวคลื่นตั้งแต่ช่วงของรังสียูวี แสงสว่าง ไปจนถึงอินฟราเรด กล่าวคือมีความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 0.3 - 3.0 ไมโครเมตร
ทั้งนี้เราสามารถแบ่งช่วงความยาวคลื่นของรังสีจากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลกได้เป็น 3 ส่วนหลักๆ ดังนี้