Я играю с инфракрасным термометром, которым вы указываете на объект, нажимаете кнопку, и он мгновенно измеряет температуру, оценивая инфракрасное излучение объекта. Он показывает более или менее комнатную температуру, когда я указываю им на предметы в комнате.
Теперь я открываю окно. Температура на улице 12 градусов по Цельсию. Навожу градусник на землю — он показывает что-то около 12 градусов. Когда я навожу его горизонтально и направляю на здание, расположенное в нескольких сотнях метров, он показывает что-то вроде 5 градусов. Когда я навожу его на небо, он показывает сообщение об ошибке, указывающее, что результат измерения ниже нуля по Цельсию, и он не может его отобразить.
Это не имеет смысла - земля имеет ту же температуру, что и воздух, а над ней толстый слой воздуха, поэтому, куда бы я ни навел термометр, температура более или менее одинакова, поэтому интенсивность инфракрасного излучения должна быть более или менее одинаковый. Тем не менее, термометр показывает совершенно другие результаты.
Почему инфракрасный термометр показывает гораздо более низкие температуры, когда он направлен на внешний воздух, по сравнению с тем, когда он направлен на близлежащие твердые предметы?
Причину этого можно увидеть, изучив, как работает инфракрасный термометр. Как вы упомянули, он измеряет инфракрасное излучение и использует его для определения температуры. Итак, имея это в виду, мы рассмотрим, что происходит в ситуациях, которые вы упомянули. А именно, вы не можете использовать его для измерения температуры воздуха, потому что коэффициент излучения воздуха мизерный. Таким образом, он будет «думать», что воздух очень холодный, когда это не так. Направляя в небо, ну, там нет ИК-излучения большого значения, которое устройство могло бы зарегистрировать.
В этом можно убедиться, изучив кадры, снятые тепловизионной инфракрасной камерой. Это показывает, как «выглядит» мир в тепловом инфракрасном диапазоне, который используют эти устройства. С помощью такой камеры можно увидеть, что небо кажется черным. Излучения мало, и релеевского рассеяния солнечного света на этих длинах волн практически нет (он лучше рассеивается в видимом спектре, особенно в сторону синего, поэтому небо голубое).
Для наведения на удаленное здание расстояние означает, что количество ИК-света, достигающего устройства, будет слишком маленьким для правильного считывания.
Ночное небо (без облаков) обычно измеряется от -48°C до -21°C в моем местоположении (Сиэтл), в настоящее время -44°C. Облака измеряют от -5c до -1c прямо сейчас. Деревья через дорогу находятся на уровне 2c.
Причина, по которой я могу измерять облака, заключается в том, что атмосфера в значительной степени прозрачна для ИК-излучения, поэтому мой термометр «видит» излучение облаков, но не атмосферу — промежуточные газы не стремятся поглощать или излучать фотоны ИК-излучения. так что не вмешивайтесь в измерения (технический термин для этого - "слабая излучательная способность").
Вода является хорошим излучателем, поэтому, если бы шел дождь (и, будучи Сиэтлом, я удивлен, что это не так), она в основном «увидела бы» излучение, исходящее от капель (хотя показание температуры также может быть крайне неточным, потому что Ваш типичный дешевый ИК-термометр на самом деле не измеряет доминирующую длину волны ИК-излучения, что позволило бы провести точные расчеты с помощью закона смещения Вина, а вместо этого измеряет общее ИК-излучение на определенной длине волны, экстраполируя его обратно к температуре с помощью уравнения Стефана-Больцмана. закон, согласно которому количество излучаемой радиации пропорционально четвертой степени температуры).
Что касается -44°C при ясном небе: либо что-то там наверху (например, частицы льда/пыли в стратосфере) излучает при такой температуре окружающей среды, либо показание температуры бессмысленно. Я предпочитаю первое мнение, так как температура удивительно постоянна в зависимости от сезона :)
Если бы ваш термометр опустился ниже 0 градусов, я полагаю, вы бы увидели то же самое.
Для полноты, так как это снова появилось:
Инфракрасный термометр — это термометр, который определяет температуру по части теплового излучения, иногда называемого излучением абсолютно черного тела, излучаемого измеряемым объектом.
Чтобы получить точные показания инфракрасного термометра, необходимо измерить и применить к нему излучательную способность тела.
Зная количество инфракрасной энергии, излучаемой объектом, и его коэффициент излучения, часто можно определить температуру объекта. Инфракрасные термометры представляют собой подмножество устройств, известных как «термометры теплового излучения».
Излучательная способность: отношение излучения, испускаемого поверхностью при данной температуре, к излучению, испускаемому черным телом при той же температуре.
Воздух плохо следует кривой излучения черного тела и имеет очень маленькую излучательную способность, порядка 0,3 для нормальной влажности и CO2 , поэтому он будет далеко от калибровочной кривой данного термометра.
Нужно знать, на какое значение коэффициента излучения откалиброван инфракрасный термометр, чтобы действительно измерять температуру.
.
Я читал, что объекты с очень низким коэффициентом излучения будут отражать тепло от объектов.
Поэтому, если у ночного неба очень низкий коэффициент излучения, мой термометр должен показывать отраженную температуру земли.
Или дело в том, что объекты с низким коэффициентом излучения прозрачны?
Меня интересует охлаждение ночным небом. Вместо того, чтобы кондиционировать весь склад, я хочу охлаждать только себя. Я могу купить жилетку с воском фазового перехода. Было бы круто (каламбур), если бы я мог охладить воск радиационным охлаждением в ночном небе. Температура фазового перехода составляет 55°F.
Я хочу понять излучательную способность в этом использовании.
Спасибо
https://mynasadata.larc.nasa.gov/science_projects/measuring-the-temperature-of-the-sky-and-clouds/
Цитата из ссылки выше
Вы можете использовать инфракрасный термометр, чтобы увидеть влияние водяного пара на нагревание атмосферы. Температура в открытом космосе приближается к абсолютному нулю, что составляет -273 градуса по ЦельсиюШкала для измерения температуры названа в честь Андерса Цельсия, шведского астронома, который изобрел его. Вода замерзает при 0 градусов по Цельсию и кипит при 100 градусах по Цельсию. Но вы измерите гораздо более высокую температуру, если направите инфракрасный термометр на небо прямо над головой (в зенитную точку, расположенную непосредственно над местом на поверхности Земли, то есть направление вверх" зенит). В зависимости от сезонаПериод года, который можно идентифицировать по какому-либо образцу; в частности, различия в погоде, экологии и продолжительности светового дня из-за наклона Земли вокруг своей оси. Эти различия создают разделение года. В средних широтах четыре времени года — это лето, осень или осень, зима и весна. В тропиках сезоны могут быть определены как сезон дождей и сухой сезон, а в вашем местоположении температура, скорее всего, будет около или ниже нуля градусов по Цельсию. Хотя здесь очень холодно, это далеко не так холодно, как абсолютный ноль. Разница вызвана в основном водяным паром в небе, который стал теплым за счет поглощения инфракрасного излучения, испускаемого землей внизу. Нагретый водяной пар возвращает часть инфракрасного излучения обратно на Землю, и это помогает поддерживать на Земле более высокую температуру, чем в космосе. " Разница вызвана в основном водяным паром в небе, который стал теплым за счет поглощения инфракрасного излучения, испускаемого землей внизу. Нагретый водяной пар возвращает часть инфракрасного излучения обратно на Землю, и это помогает поддерживать на Земле более высокую температуру, чем в космосе. " Разница вызвана в основном водяным паром в небе, который стал теплым за счет поглощения инфракрасного излучения, испускаемого землей внизу. Нагретый водяной пар возвращает часть инфракрасного излучения обратно на Землю, и это помогает поддерживать на Земле более высокую температуру, чем в космосе. "
AI0867