地球向太空的热辐射是如何随时间和地点而变化的?

Question

基奥普斯(也1，2它是最近放置在近地轨道上的太空望远镜，用于寻找其他恒星周围的系外行星。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正下方地球的热辐射。

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，则使用

$$P= T^4$$

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我们估计约为250w /m²．

但它到底是什么，以及它(平均而言)如何随着卫星下的地形类型和一天中的时间而变化?

---

从这个答案来在给定的48小时观测周期内，CHEOPS能观测到天球的哪一部分?(来自CHEOPS红皮书ESA/SRE(2013) 2013年11月7日

Answer 1

大气顶部(TOA)发射长波辐射(OLR)的年平均值约为145-345 W/m²，由AIRS仪器测量:

^{来源:维基共享资源贡献者，“文件:AIRS OLR.png”，维基共享资源，免费的媒体存储库．}

这是一个包括白天和晚上的平均值。变化有多大?这取决于地点。根据GERB的数据，2007年的一篇论文估计(请只注意粗实线):

资料来源: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1-5%左右，你就会得到夜间外发长波辐射的合理估计。

如果你想要更精确的估计，你可以下载卫星数据自己计算。

---

第二幅图的完整来源:Comer, Slingo, and Allan(2007)，地球静止地球辐射预算仪器的长波辐射日周期观测，地球物理研究快报，Vol. 34, L02823, doi:10.1029/2006GL028229