冬天天氣預報常會說:「今晚晴朗少雲,受到輻射冷卻影響,清晨氣溫偏低。」
這裡的「輻射」不是核能輻射,而是一種熱量可以不用直接接觸,就從一個地方傳到另一個地方的方式。
太陽下山後,地面為什麼還會一直變冷?
白天時,太陽持續把能量送到地面,地面吸收之後就會升溫。
但地面並不是只會吸收熱,它也一直在把自己的能量向外放出去。只是白天太陽補進來的能量很多,所以通常感覺不到這個散熱效果。
太陽下山後,最大的能量來源突然少了,但地面仍然繼續向外放熱。
地面主要會用我們看不見的「紅外線」把能量傳出去,這屬於「熱輻射」。
如果一整晚放出去的能量比從周圍得到的更多,地面溫度就會一路下降。靠近地面的空氣也會被較冷的地表冷卻,因此我們量到的氣溫也跟著降低。
這種因為熱輻射造成的持續降溫,就叫做「輻射冷卻」。
為什麼晴朗的夜晚反而更容易冷?
因為地面放出去的熱,不一定全部都會一路離開。
有雲時,雲層會吸收地面放出的部分紅外線,同時也會向四周放出紅外線,其中一部分會重新回到地面。
所以雲多的晚上,地面得到的能量會比較多一些,降溫速度通常沒那麼快。
晴朗少雲時,從天空方向回到地面的熱比較少,地面一整晚淨流失的能量就比較多,因此輻射冷卻會更加明顯。
這也是為什麼冬天有時白天天氣很好、天空很乾淨,隔天清晨反而會特別冷。
為什麼最冷的時候常常在清晨,而不是半夜?
因為地面從太陽下山後,就一路處在「散掉的熱比得到的多」的狀態。
午夜時雖然已經很冷,但地面還會繼續散熱好幾個小時。
到了接近日出時,已經累積了一整晚的熱量流失,因此地面和附近空氣通常降到最低溫附近。
太陽升起後,雖然開始重新提供能量,但一開始的陽光還不強,地面得到的能量未必立刻超過散掉的熱。
等到吸收的太陽能量逐漸增加,地面才會停止降溫並開始回暖。
所以輻射冷卻明顯的日子,一天最低溫常出現在清晨或日出前後,而不是午夜 12 點。
