Az ún. napállandó azt mutatja meg, hogy a Naptól a Föld átlagos távolságában a napsugárzásra merőlegesen álló egységnyi felületet mekkora teljesítményű elektromágneses sugárzás ér, más szóval mekkor a napfény teljesítménysűrűsége, azaz intenziztása itt "mifelénk". Ez kb. $\displaystyle 1360\ \mathrm{\frac{W}{m^2}}$. A légkör energiaháztartását szemléltető ábrákon viszont a bejövő napfény intenzitását $\displaystyle 340\ \mathrm{\frac{W}{m^2}}$ értéknek szokták megadni.
a) Mi a két adat közötti eltérés oka?
A légkör felső felszíne szinte sehol nem merőleges a napsugárzásra, márpedig napállandó definíciójában ez szerepel.
Ha a Föld által elnyelt teljes napsugárrzás teljesítményét akarjuk kiszámítani az $I$ intenzitásból (napállandó), akkor a gömb alakú Föld helyett egy, a sugárzásra merőleges felületet kell vennünk, azaz egy $R_{\mathrm{F}}$ földsugárral rendelkező körlapot. Ilyen módon a Földet érő összes napsugárzás $P$ teljesítményét úgy kapjuk meg, hogy az intenzitást (a merőleges feluletegységet árő teljesítményt) összeszorozzuk a merőleges felület nagyságával:
$$P=I\cdot A_{\bot}$$
ahol az intenziás a napállandó:
$$I=1360\ \mathrm{\frac{W}{m^2}}$$
a merőleges körlap felülete pedig:
$$R^2_{\mathrm{F}}\cdot \pi$$
Viszont a napsugárzás elnyelésében az egész légkör részt vesz, bár a légkör az egyes részei más-más időpontokban. A légkör teljes felülete, ami elnyeli a napsugárzást, ennél a körlapnál jóval nagyobb, konkrétan egy fölsdugárral rendelkező gömbfelület, és erre oszlik szét a bejövő összes sugárzás.. A légkör teljes felülete:
$$A_{\mathrm{g}}=4\pi\cdot R^2_{\mathrm{F}}$$
Látható, hogy a légkör felületét jelentő gömbfelület 4-szer nagyobb a merőlegesen álló körlap felületénél. Tehát amikor a bejövő sugárzásból a felszín egységnyi felületét érő átlagot számoljuk, akkor a napállandóból kapható összes teljesítmény érték a körlapnál 4-szer nagyonn felületen oszlik el. Szemléletesen: a légkör felén eleve éjszaka van, és a nappali oldalon is a napfény szinte mindenhhol ferdén éri a felszínt, nem pedig merőlegesen,. amitől az egységnyi felületet kevesebb sugárzás éri, mintha merőleges lenne. A két kérdéses adat között pont 4-szeres az eltérés:
$$1360=4\cdot 340$$