有關月麵立方體溫度的計算的補充:計算忽略了什麽因素?
我們依據的公式:
輻射能量 = 吸收能量
輻射能量 = 吸收太陽的直射能量 + 吸收太陽經月麵的反射能量 + 吸收月麵的輻射能量
不要忘了我們計算算溫度之前的共識,也就是假設條件:
1)絕對黑體
2)不考慮地球,月球的反射能量
3)物體等溫,換句話說,物體內部熱傳導不需要時間。
隨著討論的深入,第二條假設已經不存在了。第三條由於我們用的是鋁這種熱的良導體,這種假
設是很合理的,近似程度也是足夠高的。
可以討論的是絕對黑體的假設。這個就要多說兩句了。
實際物體和絕對黑體的差別之一,就是同樣溫度下,實際物體經表麵對外界的輻射能量要小於絕
對黑體,兩者之比稱為發散係數(Emissivity)ε。顯然,對絕對黑體,發散係數ε為1。
實際物體和絕對黑體的另一個差別,就是在同樣的外界輻射下,實際物體經表麵吸收外界的輻射
能量要小於絕對黑體,兩者之比稱為吸收係數(Absorptivity)α。顯然,對絕對黑體,吸收係數
α為1。
這樣,我們上述的計算等式,左邊應該乘上ε,右邊所有三項都應該乘上α。為什麽我故意忽略
了?這是因為作為相機表麵的sand-blasted處理過的鋁,這兩個係數相同,都是0.20。
其實我的計算還有一些假設條件,隻是這些條件實在太近似了,實際上不值得考慮。比如:
1)計算中假設深空溫度是絕對零度,實際上這個溫度是2.7K。
2)月麵向外輻射,是按絕對黑體計算的。實際上月麵的發散係數ε,等於0.95,很接近1,就
是說很接近絕對黑體的情形,如果一定要考慮這一點,那麽上麵公式右邊的第三項,要乘上0.95。
最後我還要重新帖一下一開始的那張,沒有引起大家足夠重視的,來自歐空局的表。可以看出,
一個在地球軌道的物體,受陽光照射,表麵塗料的不同,其平衡之後的溫度可以有多麽大的不同。
實際上,物體的溫度取決於吸收係數與發散係數之比,即α/ε。表裏的溫度,都是根據α/ε的
值而升降的。理解起來很簡單,吸熱多散熱少,溫度就高;吸熱少散熱多,溫度就低。這個溫度
可以很低,低過你的直觀想象。
-TBz