辐射平衡

辐射平衡是离开物体的总热辐射等于进入物体的总热辐射的条件。 它是热力学平衡的几个要求之一，但它可以在没有热力学平衡的情况下发生。 辐射平衡有多种类型，辐射平衡本身就是一种动态平衡。

一般来说，平衡是一种对立力量平衡的状态，因此系统不会随时间发生变化。 辐射平衡是热平衡的具体情况，对于通过辐射传热进行热交换的情况。

有几种类型的辐射平衡。

皮埃尔·普雷沃斯特 (Pierre Prevost) 于 1791 年做出了一项重要的早期贡献。普雷沃斯特认为，如今所谓的光子气体或电磁辐射是一种他称之为自由热的流体。 普雷沃斯特提出，自由辐射热是一种非常稀有的流体，它的射线像光线一样，可以相互穿过而没有明显的干扰。 Prevost 的交换理论指出，每个物体都辐射到其他物体，并从其他物体接收辐射。 无论是否存在其他物体，每个物体都会发出辐射。

Prevost 在 1791 年提供了以下定义（翻译）：

自由热的xxx平衡是这种流体在一部分空间中的状态，它接收的热量与它释放的热量一样多。

自由热的相对平衡是这种流体在空间的两个部分中的状态，这两个部分彼此接收等量的热量，而且还处于xxx平衡状态，或者经历完全相等的变化。

Prevost 继续评论说，温度相同且相邻的空间的几个部分的热量同时处于两种平衡状态。

根据 Planck (1914)，辐射场通常用特定辐射强度来描述，它是某一时刻空间区域中每个几何点的函数。 这与 Prevost 的定义模式略有不同，后者是针对空间区域的。 它在概念上也与 Prevost 的定义略有不同：Prevost 考虑的是束缚热和自由热，而今天我们考虑的是分子的动能和其他动能中的热，也就是说物质中的热，以及热能 光子气体。 Goody 和 Yung (1989) 给出了详细的定义。 他们想到物质中热辐射与热量的相互转换。 他们从特定的辐射强度推导出 F ν {\displaystyle \mathbf {F} _{\nu }} ，空间区域中每个点的单色矢量辐射通量密度，等于时间平均 单色 Poynting 矢量（Mihalas 1978，第 9-11 页）。 他们将物质从辐射中获得的单色体积特定热增益率定义为单色通量密度矢量散度的负值。

他们通过以下方式定义（逐点）辐射平衡

这意味着，在（逐点）辐射平衡的空间区域的每个点，对于所有辐射频率，热辐射与物质能量含量之间的能量相互转换的总和为零（零）。 逐点辐射平衡与Prevost 的xxx辐射平衡密切相关。

Mihalas 和 Weibel-Mihalas (1984) 强调该定义适用于静态介质，其中物质不移动。 他们还考虑移动媒体。

1906 年，卡尔·史瓦西 (Karl Schwarzschild) 考虑了一个系统，在该系统中，对流和辐射都起作用，但辐射比对流更有效，以至于对流可以被忽略，作为近似值，辐射可以被认为是主要的。

这适用于温度非常高的情况，例如在恒星中，但不适用于行星的大气层。

Subrahmanyan Chandrasekhar（1950 年，第 290 页）写了一个恒星大气层模型，其中除了辐射外没有其他机制用于在大气层内传输热量……[并且]周围没有热源这是 与 Schwarzschild 1906 年的近似概念几乎没有区别，但表述更为精确。

Planck (1914, page 40) 提到了热力学平衡的条件。