В холодную (но выше нуля) температуру в ясную ночь вы можете заморозить воду снаружи из-за радиационного охлаждения.
По какому механизму теплые тела на Земле на самом деле отдают тепло в космос?
Из закона Стефана-Больцмана я знаю, что горячее тело теряет тепловую энергию со скоростью, пропорциональной 4-й степени температуры тела минус 4-я степень температуры окружающей среды.
Очевидно, что это не полное описание того, что происходит, поскольку температура, непосредственно окружающая горячий огонь, также довольно высока, но вы (стоя вдали) все еще можете чувствовать излучение.
Мне также непонятно, как разница температур между телом и пространством, находящимся за сотни миль, может повлиять на скорость излучения этого тела в реальном времени?
Тела излучают в зависимости от их собственной температуры и свойств. Вода в вашем примере всегда излучает энергию. Независимо от того, ясная ночь или облачная, она излучает энергию.
Но изменение температуры основано на общем потоке энергии: вода становится холоднее, если излучаемая ею энергия больше, чем энергия, излучаемая к ней.
В пасмурную ночь эти облака также излучают энергию, часть которой направляется к вашей воде: они находятся в примерном равновесии, и происходит не так много охлаждения.
В ясную, сухую ночь единственное, что отражается от воды, — это глубокое пространство, и оно не дает много энергии; энергия, излучаемая водой, не уравновешивается никаким притоком, и вода охлаждается.
В солнечный день поступает больше лучистой энергии, чем уходит, и вода может нагреваться.
Температура – это мера того, сколько энергии имеют фотоны. , а температура отражает энергию фотона, падающего на детектор. Общее излучение или мощность ЭМ, падающая на площадь является из закона Рэлея-Джинса. Здесь - постоянная Стефана-Больцмана и излучательная способность тела. Для ночного неба и температура , немного выше, чем реликтового излучения из-за звезд и тому подобного. Так что температура зависит от энергии фотонов и их потока. Несмотря на то, что ночное небо находится далеко, важны энергия и поток фотонов, исходящих от него. Это довольно слабо, поэтому ночное небо холодное. Тогда Земля излучает в ночное небо намного больше, чем получает от него.
Джон Кастер