地球进入太空的热辐射如何随地点和时间而变化?

Question

基奥普斯(也1，2美国太空望远镜(nasa)是一架最近被送入近地轨道的太空望远镜，用于寻找围绕其他恒星运行的系外行星。它使用了一个冷却的探测器阵列，因此使用了一个隔热罩来避免来自太阳和地球直接下方的热辐射。

来自地球的热辐射是近地轨道航天器热管理的一个重要问题，因此了解地球向太空发射多少热辐射非常重要。

如果我们使用平均发射率\ε美元0.8并假设温度为0°C，然后使用

$$P= \sigma \ ε T^4$$

在哪里斯蒂芬玻尔兹曼常数\σ美元是5.67美元\ * 10 ^ {8}$W m^－２K⁴我们可以估计大约是250w /m²。

但它到底是什么，它是如何(平均)随着卫星下的地形类型和一天中的时间而变化的?

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从这个答案来在给定的48小时观测期内，CHEOPS可以获得天球的多少部分?(来自ESA/SRE(2013) 2013年11月7日

Answer 1

根据AIRS仪器的测量，年平均大气顶(TOA)外向长波辐射(OLR)约为145-345 W/m²。

^{来源:维基共享资源的贡献者，“File:AIRS OLR.png”，维基共享资源，免费媒体存储库。}

这是一个包括白天和黑夜的平均值。变化有多大?这取决于地点。根据GERB数据，2007年的一篇论文估计(请注意只看粗实线):

来源:Comer, Slingo, and Allan (2007)

即使在像撒哈拉沙漠这样日温度循环非常大的地方，最大值和最小值之间的差异也只有10%左右。在海洋地区，这一比例接近2%。这意味着，如果你取平均值(如上图所示)，并根据地区(越干燥，差异越大)减去大约1-5%，你就能得到夜间发射的长波辐射的合理估计。

如果你想要一个更精确的估计，你可以下载卫星数据并自己计算。

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第二张图的完整来源:Comer, Slingo, and Allan(2007)，来自地球静止辐射收支仪的发射长波辐射日循环观测，地球物理研究快报，Vol. 34, L02823, doi:10.1029/2006GL028229