Какова температура ясного ночного неба с поверхности Земли?

Прежде чем вы все прыгнете с 2,73 К или около того, это скорее экспериментальный вопрос. Это, очевидно, будет зависеть от влажности и радиации, рассеиваемой обратно к поверхности Земли. Есть идеи? Кто-нибудь когда-нибудь наводил пирометр или что-то подобное на ночное небо?

Это определенно один из моих любимых вопросов на этом сайте. Кроме того, что означает 2К73?
Кстати, было бы полезно прямо указать в вопросе, что у неба (как и у любого другого объекта) на самом деле может не быть температуры. Возможно, небо на самом деле не действует как источник излучения, находящийся в тепловом равновесии с соответствующей температурой. Космическое фоновое излучение проникает в атмосферу и делает не знаю что. Я не хочу редактировать ваш вопрос на случай, если это не то, о чем вы пытаетесь спросить, но об этом следует подумать.
Действительно, «2K73» можно разумно заменить на «273 K» или «2,73 K». Я никогда раньше не осознавал, насколько близка точка замерзания воды к 100-кратной температуре реликтового излучения.
Имейте в виду, что «чистота» до отметки 1 глазного яблока означает широкий диапазон поглощающей способности, измеренный чувствительными приборами.
Предполагая, что я понимаю вопрос, я сомневаюсь, что он будет сильно отличаться от стандартной атмосферы США .
Даниэль Санк понял это правильно. Не существует такой вещи, как «одна температура» атмосферы. Для разных атмосферных условий, разных высот и разных частот существует радио/оптическая яркость атмосферы, которая является источником шума для детекторов, пытающихся заглянуть сквозь нее. Это не наносит большого вреда оптической астрономии (за исключением светового загрязнения), но разрушительно для дальней инфракрасной и микроволновой астрономии. Вот почему этим людям нужны воздушные или даже космические обсерватории для точных измерений. Никаким другим способом они просто не могут «выйти из тумана».
Тем не менее, вы наведете пирометр на ясное ночное небо, и он выдаст вам показания температуры в виде суммы по широкому диапазону ИК и оптических. Кроме того, 2К73 - это просто электронно-технический способ записи десятичной точки с рассматриваемой единицей. Например, 2,73 Ом чаще записывают как 2R73, или 2,73 кОм как 2К73. Или 2,73 Вольта становится 2V73.

Ответы (2)

Какова температура ясного ночного неба с поверхности Земли?

Это гораздо ближе к 273 К, чем к 2,73 К. Ответ зависит от температуры поверхности, влажности, температурного градиента в атмосфере и того, что именно вы подразумеваете под «температурой ясного ночного неба».

Формула Swinbank дает специальное выражение для мощности, излучаемой ночным небом. Модифицированная версия этой формулы от Goforth et al. является

п тепловой знак равно ( 1 + К С 2 ) 8,78 × 10 − 13 Т 5.852 р ЧАС 0,07195
куда

  • К масштабный коэффициент, основанный на высоте облаков, в диапазоне от 0,34 для очень низких облаков до 0,06 для очень высоких облаков,
  • С часть неба, покрытая облаками,
  • Т температура поверхности в кельвинах,
  • р ЧАС – относительная влажность поверхности в процентах (например, р ЧАС будет 25 в случае относительной влажности 25%), и
  • п тепловой это излучение ночного неба, в ваттах на квадратный метр.

Это можно преобразовать в эффективную температуру с помощью закона Стефана-Больцмана. Теперь возникает вопрос, спрашиваете ли вы об эффективной температуре черного тела или об эффективной температуре серого тела ночного неба. В первом случае закон Стефана-Больцмана дает Т знак равно ( п / о ) 1 / 4 . Учет коэффициента излучения с учетом выхода Т знак равно ( п / ( ϵ о ) ) 1 / 4 , куда ϵ ≈ 0,74 это коэффициент излучения атмосферы.

Несколько примеров:

  • Прохладная ясная ночь в пустыне с температурой 5°C и относительной влажностью 5%. Модифицированная формула Swinbank дает поток 198 Вт/м 2 , что, в свою очередь, соответствует температуре черного тела -29,9°C или температуре серого тела -10,9°C.

  • Теплая ясная ночь в сельской местности, температура 15°C и относительная влажность 25%. Модифицированная формула Swinbank в этом случае дает поток 274 Вт/м 2 , что, в свою очередь, соответствует температуре черного тела -9,5°C или температуре серого тела 11,1°C.

использованная литература

WC Swinbank, "Длинноволновое излучение ясного неба", Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества 89.381 (1963): 339-348.

Марк А. Гофорт, Джордж В. Гилкрист и Джозеф Д. Сирианни, «Влияние облаков на тепловое нисходящее излучение неба», AeroSense 2002, Международное общество оптики и фотоники (2002).

14 сентября 2016 года в 20:25 в Уокинге, Великобритания, небо казалось мне ясным с несколькими видимыми звездами, а мой инфракрасный термометр (Dr Meter HT550) показывает -12,9 градусов по Цельсию, когда он направлен на небо. Хорошо, он не откалиброван, и коэффициент излучения измеряемой цели имеет значение, но показания могут представлять интерес для некоторых людей.

Этот ответ на самом деле дает только очень локализованное значение и не очень помогает без более широкого набора данных (например, всего неба). Сравните этот ответ с принятым ответом, который дает математический и экспериментальный результат. Следовательно, это действительно не отвечает на вопрос.
Я ценю немного экспериментальных данных. Тем более, что последнюю часть вопроса специально задают именно для этого.
@KyleKanos Я думаю, что частичный экспериментальный ответ такого типа очень ценен. Это не относится к средней ситуации, но довольно хорошо соответствует тому, что было задано. Такого рода прямые экспериментальные усилия являются равным партнером теоретического анализа и добавляют к общему запасу экспериментальных данных. Ответ локален, но дает нам достаточно информации, чтобы оценить, насколько он может быть обычным или необычным, и, взглянув на прибор, мы сможем точно определить, что он измеряет (угол приема и т.
Какова температура ясного ночного неба с поверхности Земли?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v