Keberpancaran

Keberpancaran hemisfera permukaan, dilambangkan ε, ditakrifkan sebagai ^[1]

${\displaystyle \varepsilon ={\frac {M_{\mathrm {e} }}{M_{\mathrm {e} }^{\circ }}},}$ 

dengan

• M_e ialah keluaran sinaran permukaan itu;
• M_e° ialah keluaran sinaran suatu jasad hitam pada suhu yang sama dengan permukaan itu.

Keberpancaran hemisfera spektrum dalam frekuensi dan keberpancaran hemisfera spektrum dalam panjang gelombang permukaan, masing-masing dilambangkan ε_ν dan ε_λ, ditakrifkan sebagai^[1]

${\displaystyle {\begin{aligned}\varepsilon _{\nu }&={\frac {M_{\mathrm {e} ,\nu }}{M_{\mathrm {e} ,\nu }^{\circ }}},\\\varepsilon _{\lambda }&={\frac {M_{\mathrm {e} ,\lambda }}{M_{\mathrm {e} ,\lambda }^{\circ }}},\end{aligned}}}$ 

dengan

• M_e,ν ialah keluaran sinaran spektrum dalam kekerapan permukaan itu;
• M_e,ν° ialah keluaran sinaran spektrum dalam kekerapan jasad hitam pada suhu yang sama dengan permukaan itu;
• M_e,λ ialah keluaran sinaran spektrum dalam panjang gelombang permukaan itu;
• M_e,λ° ialah keluaran sinaran spektrum dalam panjang gelombang jasad hitam pada suhu yang sama dengan permukaan itu.

Keberpancaran arah satu-satu permukaan, dilambangkan ε_Ω, ditakrifkan sebagai^[1]

${\displaystyle \varepsilon _{\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\circ }}},}$ 

dengan

• L_e,Ω ialah sinaran permukaan itu;
• L_e,Ω° ialah sinaran jasad hitam pada suhu yang sama dengan permukaan itu.

Keberpancaran arah spektrum dalam frekuensi dan keberpancaran arah spektrum dalam panjang gelombang permukaan, masing-masing dilambangkan ε_ν,Ω dan ε_λ,Ω, ditakrifkan sebagai^[1]

${\displaystyle {\begin{aligned}\varepsilon _{\nu ,\Omega }&={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\circ }}},\\\varepsilon _{\lambda ,\Omega }&={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\circ }}},\end{aligned}}}$ 

dengan

• L_e,Ω,ν ialah sinaran spektrum dalam kekerapan permukaan itu;
• L_e,Ω,ν° ialah sinaran spektrum dalam kekerapan jasad hitam pada suhu yang sama dengan permukaan itu;
• L_e,Ω,λ ialah sinaran spektrum dalam panjang gelombang permukaan itu;
• L_e,Ω,λ° ialah sinaran spektrum dalam panjang gelombang jasad hitam pada suhu yang sama dengan permukaan itu.

 

Catatan:

1. Keberpancaran ini adalah jumlah keberpancaran hemisfera dari permukaan.
2. Nilai keberpancaran digunakan untuk bahan yang tebal secara optikal. Ini bermakna bahawa penyerapan pada panjang gelombang biasa sinaran haba tidak bergantung pada ketebalan bahan. Bahan yang sangat nipis memancarkan sinaran haba kurang daripada bahan yang lebih tebal.
3. Kebanyakan keberpancaran dalam carta di atas direkodkan pada suhu bilik (300 K).

 

Keberpancaran planet atau jasad astronomi lain ditentukan oleh komposisi dan struktur kulit luarnya. Dalam konteks ini, "kulit" planet secara amnya merangkumi kedua-dua atmosfera separa lutsinar dan permukaan bukan gasnya. Pancaran sinaran yang terhasil ke angkasa biasanya berfungsi sebagai mekanisme penyejukan utama untuk badan terpencil ini. Keseimbangan antara semua sumber tenaga masuk dan dalaman lain berbanding aliran keluar mengawal suhu planet. ^[5]

Untuk Bumi, suhu kulit keseimbangan berjulat berhampiran takat beku air (260K±50K). Oleh itu, pelepasan yang paling bertenaga adalah dalam jalur yang merangkumi kira-kira 4-50 μm seperti yang dikawal oleh hukum Planck.^[6] Keberpancaran untuk atmosfera dan komponen permukaan sering dikira secara berasingan, dan disahkan terhadap pemerhatian berasaskan satelit dan bumian serta pengukuran makmal. Keberpancaran ini berfungsi sebagai parameter input dalam beberapa model meteorologi dan klimatologi.

Keberpancaran permukaan bumi (ε_s) telah disimpulkan dengan instrumen berasaskan satelit dengan memerhatikan secara langsung pelepasan haba permukaan pada titik nazir melalui tingkap atmosfera yang kurang terhalang merentangi 8-13 μm.^[7] Nilai berjulat kira-kira ε_s =0.65-0.99, dengan nilai terendah biasanya terhad kepada kawasan padang pasir yang paling tandus. Keberpancaran kebanyakan kawasan permukaan melebihi 0.9 disebabkan oleh pengaruh dominan air; termasuk lautan, tumbuh-tumbuhan darat dan salji/ais. Anggaran purata global untuk keberpancaran hemisfera permukaan bumi adalah sekitar ε_s =0.95.^[8]

 

Air juga mendominasi keberpancaran dan penyerapan atmosfera planet dalam bentuk wap air. Awan, karbon dioksida dan komponen lain memberikan sumbangan tambahan yang besar, terutamanya apabila terdapat jurang dalam spektrum penyerapan wap air.^[9] Nitrogen (N₂) dan oksigen (O₂) - komponen atmosfera utama - berinteraksi kurang ketara dengan sinaran haba dalam jalur inframerah.^[10] Pengukuran langsung pembebasan atmosfera Bumi (ε_a) adalah lebih mencabar berbanding permukaan tanah disebabkan sebahagiannya oleh struktur atmosfera yang berbilang lapisan dan lebih dinamik.

Konsep keberpancaran dan penyerapan, sebagai sifat jirim dan sinaran, muncul pada akhir abad kelapan belas hingga pertengahan abad kesembilan belas tulisan Pierre Prévost, John Leslie, Balfour Stewart dan lain-lain.^[11][12][13] Pada tahun 1860, Gustav Kirchhoff menerbitkan huraian matematik tentang hubungan mereka di bawah keadaan keseimbangan terma (iaitu Hukum Kirchoff bagi sinaran haba).^[14] Menjelang 1884 kuasa pancaran benda hitam sempurna telah disimpulkan oleh Josef Stefan menggunakan ukuran eksperimen John Tyndall, dan diperolehi oleh Ludwig Boltzmann daripada prinsip statistik asas.^[15] Keberpancaran, yang ditakrifkan sebagai faktor perkadaran selanjutnya kepada hukum Stefan-Boltzmann, dengan itu tersirat dan digunakan dalam penilaian seterusnya kelakuan sinaran jasad kelabu. Sebagai contoh, Svante Arrhenius menggunakan perkembangan teori yang lebih terkini untuk penyiasatannya pada tahun 1896 tentang suhu permukaan Bumi seperti yang dikira daripada keseimbangan sinaran planet dengan semua ruang.^[16] Menjelang 1900 Max Planck secara empirik memperoleh hukum am sinaran jasad hitam, dengan itu menjelaskan konsep emisitiviti dan penyerapan pada panjang gelombang individu.^[17]

• Albedo
• Sinaran jasad hitam
• Penyejukan sinaran siang hari pasif
• Penghalang sinaran
• Kepantulan
• Persamaan Sakuma–Hattori
• Hukum Stefan–Boltzmann
• Faktor pandangan
• Hukum sesaran Wien

• "Spectral emissivity and emittance". Southampton, PA: Temperatures.com, Inc. Diarkibkan daripada yang asal pada 4 April 2017. An open community-focused website & directory with resources related to spectral emissivity and emittance. On this site, the focus is on available data, references and links to resources related to spectral emissivity as it is measured & used in thermal radiation thermometry and thermography (thermal imaging).
• "Emissivity Coefficients of some common Materials". engineeringtoolbox.com. Resources, Tools and Basic Information for Engineering and Design of Technical Applications. This site offers an extensive list of other material not covered above.