辐射冷却

在传热研究中，辐射冷却是物体通过热辐射散失热量的过程。 正如普朗克定律所描述的那样，每个身体都会自发地持续发射电磁辐射。

射冷却已在整个人类历史的各种环境中得到应用，包括印度和伊朗的制冰、航天器的隔热罩和建筑。 2014 年，光子超材料使用方面的科学突破使日间辐射冷却成为可能。 从那以后，它被提议作为一种缓解由温室气体排放引起的局部和全球变暖的策略，称为被动白天辐射冷却。

红外辐射可以在 8–13 µm 的波长范围内穿过干燥、清澈的空气。 可以吸收能量并以这些波长辐射能量的材料表现出很强的冷却效果。 在 200 纳米至 2.5 微米范围内也能反射 95% 或更多阳光的材料即使在阳光直射下也能表现出冷却效果。

地气系统利用辐射冷却来发射长波（红外线）辐射，以平衡对来自太阳的短波（可见光）能量的吸收。

热的对流传输和潜热的蒸发传输对于从表面带走热量并将其分布到大气中都很重要。 纯辐射传输在大气层的高层更为重要。 昼夜和地理变化使情况进一步复杂化。

地球大气层的大规模环流是由每平方米吸收的太阳辐射的差异驱动的，因为在热带地区，太阳对地球的加热更多，这主要是因为几何因素。 大气和海洋环流将部分能量重新分配为显热和潜热，部分通过平均流量，部分通过涡流，即大气中的气旋。 因此，与没有环流的情况相比，热带向太空辐射的辐射更少，而两极辐射更多； 然而，从绝对值来看，热带向太空辐射的能量更多。

放射冷却通常发生在万里无云的夜晚，此时热量从地球表面或人类观察者的皮肤辐射到太空中。 这种效应在业余天文学家中广为人知。 通过比较直视万里无云的夜空几秒钟时的体表温度与将一张纸放在脸和天空之间后的体表温度，可以体验这种效果。 由于外层空间的辐射温度约为 3 开尔文（-270 摄氏度或 -450 华氏度），而这张纸的辐射温度约为 300 开尔文（室温），因此这张纸向面部辐射的热量比不 黑暗的宇宙。 地球周围的大气，尤其是它所含的水蒸气削弱了这种效果，因此天空的表观温度比外太空要暖和得多。 床单不阻挡寒冷； 相反，床单会将热量反射到面部，并将刚刚吸收的面部热量散发出去。

同样的辐射冷却机制会导致暴露在晴朗夜空中的表面结霜或结黑冰，即使环境温度没有降至冰点以下也是如此。

辐射冷却一词通常用于局部过程，尽管相同的原理也适用于地质时间的冷却，开尔文首先使用它来估计地球的年龄（尽管他的估计忽略了放射性同位素衰变释放的大量热量，未知 当时，以及地幔中对流的影响）。

放射冷却是太空中物体释放能量的少数几种方式之一。 特别是白矮星不再通过聚变或引力收缩产生能量，也没有太阳风。 因此，它们的温度变化的xxx方式是通过辐射冷却。 这使得它们的温度作为年龄的函数非常可预测，因此通过观察温度，天文学家可以推断出恒星的年龄。

被动日间辐射冷却 (PDRC) 技术的广泛应用是使用红外窗口 (8–13 µm) 通过长波红外 (LWIR) 热辐射传热与外层空间散热，已被提议作为减少温度升高的方法 气候变化引起的。 被动辐射热发射技术的安装已经被提议作为必要的方式来以足够快的速度降低地球的温度以保证人类的生存能力。 Munday 总结了此类技术的全球实施情况：

目前，地球吸收的热量比排放的多 ~1 W/m2，这导致气候整体变暖。 通过用一小部分热发射材料覆盖地球，热量从地球上流走。