1. Definitio translationis caloris per radiationem
Quale est sensum si vestes nigras die calido geris, vel cum interdiu exerces te? Compara cum vestes albas geris? Si vestes nigras interdiu geris, tum calidum sentis. Cur id fit? Distantia inter solem et terram mane fere eadem est ac distantia inter solem et terram interdiu et vesperi. Cur igitur mane et vespera frigidiora, interdiu calidiora sunt? Responsa ad has quaestiones ad translationem caloris per radiationem pertinent.
Translatio caloris per radiationem est translatio caloris in forma undarum electromagneticarum. Exempla translationis caloris per radiationem sunt calor corporis tui cum prope fornacem es et translatio caloris a sole ad terram. Sol temperaturam altiorem habet (circa 6000 Kelvin), dum terra temperaturam inferiorem habet. Differentia temperaturae inter solem et terram facit ut calor a sole (temperatura altior) ad terram (temperatura inferiorem) moveatur. Si translatio caloris a sole ad terram intermediarium vel medium requirit, ut translatio caloris per conductionem et convectionem, calor ad terram pervenire non potest; calor per vacuum (vel fere vacuum) transire debet. Si nullus calor a sole est, vita in terra numquam existet quia vita energiam a sole requirit.
Aliud exemplum translationis caloris per radiationem est calor sensus cum prope flammam sumus. Calor quem sentimus non causatur ab aere nimio calefacto propter flammam. Ut antea explicatum est, aer calidus expandetur ita ut densitas minuatur. Propterea, aer densitate reducta verticaliter sursum movetur, non horizontaliter versus nos. Corpus nostrum calidum vel fervidum sentitur cum prope flammam est quia calor per radiationem a flamma (temperatura altiore) ad corpus nostrum (temperatura inferiore) movetur.
Translatio caloris per radiationem paulum differt comparata cum translatione caloris per conductionem et convectionem. Translatio caloris per conductionem et convectionem fit cum res quae differentias temperaturae habent inter se tangunt. Contra, translatio caloris per radiationem sine tactu fieri potest.
2. Aequatio translationis caloris per radiationem
Celeritas transmissionis caloris per radiationem proportionalis est areae obiecti et temperaturae absolutae (scala Kelvin) obiecti. Obiecta quae maiorem superficiem habent, celeritatem transmissionis caloris maiorem habent quam obiecta quae minorem superficiem habent.
Similiter, res cum temperatura 2000 Kelvin, exempli gratia, habent celeritatem translationis caloris 2/4 = 16 vicibus maiorem quam res cum temperatura 1000 Kelvin. Hoc resultat a Iosepho Stefan anno 1879 inventum est et a Ludovico Boltzmann circiter quinque annis post theoretice derivatum est.
Q = calor, t = tempus, A = area superficialis obiecti (m² ) , T = temperatura absoluta obiecti (K), e = emissivitate (numerus sine dimensione cuius magnitudo a 0 ad 1 variat), σ = 5.67 × 10⁻⁸ W / m²⁻K⁴ ( Constans universalis. Etiam constans Stefan-Boltzmann appellata), Q/t = celeritas translationis caloris per radiationem.
Obiecta superficiebus obscuris (nigra) emissivitatem proximam ad 1 habent, dum obiecta colore claro emissivitatem proximam ad 0. Quo maior emissivitas obiecti (e ad 1 accedit), eo maior est celeritas caloris ab obiecto emissa. Contra, quo minor emissivitas obiecti (e ad 0 accedit), eo minor est celeritas caloris emissa. Dicere possumus obiecta colore obscuro (nigra) plerumque plus caloris emittere quam obiecta colore claro (alba).
Quantitas emissivitatis non solum facultatem obiecti ad calorem emittendum determinat, sed etiam facultatem obiecti ad calorem ab aliis obiectis emissum absorbendum. Obiecta quarum emissivitatem proximam ad 1 habent (obiecta obscura) fere omnem calorem in se emissum absorbent. Parva tantum parva pars reflectitur. Contra, obiecta quarum emissivitatem proximam ad 0 habent (obiecta clara) paulum caloris in se emissum absorbent. Maxima pars caloris a re reflectitur. Obiectum quod omnem calorem in se emissum absorbet emissivitatem = 1 habet. Hoc genus obiecti "obiectum nigrum" appellatur. Vocabulum "obiectum nigrum" non explicat obiecta nigra esse, sed facultatem obiectorum ad omnem calorem in se emissum absorbendum explicat.
3. Ratio caloris a sole emissi
Ex computationibus (secundum rem veram), inventum est calorem 1350 Joulium per secundum per metrum quadratum a sole ad terram moveri. Die serena (sine nubibus), calor 1000 Joulium per secundum per metrum quadratum ad superficiem terrae pervenit. Die serena (multis nubibus), circiter 70% caloris ab atmosphaera Telluris absorbetur, tantum 30% caloris ad superficiem Telluris pervenit. Magnitudo caloris qui in atmosphaera Telluris evanescit a multitudine vel paucitate nubium pendet. Quantitas caloris 1350 Joulium per secundum per metrum quadratum constans solaris appellatur. Quia Joulia per secundum (J/s) = Watts, constantem solarem ad 1350 Watts per metrum quadratum = 1350 W/m² rescribere possumus.
Cum calor a sole emissus ad superficiem terrae pervenit, calor a terra et rebus in superficie terrae absorbetur. Ratio absorptionis caloris pendet ab emissivitate (e) obiecti, area superficiei obiecti et angulo quem lux solis cum linea perpendiculari superficiei obiecti format.
Information:
Q/t = gradus absorptionis caloris, 1000 W/m²2 = constans solaris, e = emissivitas obiecti, A = area superficialis obiecti, θ = angulus a luce solis cum lineis perpendicularibus superficiei obiecti formatus,
A cos θ = area effectiva (area superficialis componentium rerum perpendicularium ad lucem solis)
Interdiu, radii solis lineae perpendiculari superficiei terrae (angulus formatus = 0) vel paralleli sunt vel coincidunt.
Inferius formatum = 0 ° , ergo, ratio absorptionis caloris est:
Ratio absorptionis caloris (Q/t) maxima est si angulus a luce solis cum linea perpendiculari superficiei terrae formatus = 0 ° (cos 0 = 1). Solet hoc fieri interdiu, ubi sol perpendicularis est superficiei terrae. Ergo, non est mirandum si lux diurna calidior est quam mane aut vesperi. Mane et vesperi, angulus creatus prope 90° est.
Si angulus formatus 80 ° est , tum proportio absorptionis caloris est:
Ratio absorptionis caloris (Q/t) mane et vesperi minima est quia cos θ prope nihil est. Quo minor cos θ, eo minor ratio absorptionis caloris.
Ad solis occasum in horizonte occidentali vel mox orientem in horizonte orientali, angulus creatus = 90 °.
Quia angulus formatus est 90 ° , ratio absorptionis caloris est:
Gradus absorptionis caloris (Q/t) ad solis occasum vel prope ortum = 0.
