有关月面立方体温度的计算的补充:计算忽略了什么因素?
我们依据的公式:
辐射能量 = 吸收能量
辐射能量 = 吸收太阳的直射能量 + 吸收太阳经月面的反射能量 + 吸收月面的辐射能量
不要忘了我们计算算温度之前的共识,也就是假设条件:
1)绝对黑体
2)不考虑地球,月球的反射能量
3)物体等温,换句话说,物体内部热传导不需要时间。
随着讨论的深入,第二条假设已经不存在了。第三条由于我们用的是铝这种热的良导体,这种假
设是很合理的,近似程度也是足够高的。
可以讨论的是绝对黑体的假设。这个就要多说两句了。
实际物体和绝对黑体的差别之一,就是同样温度下,实际物体经表面对外界的辐射能量要小于绝
对黑体,两者之比称为发散系数(Emissivity)ε。显然,对绝对黑体,发散系数ε为1。
实际物体和绝对黑体的另一个差别,就是在同样的外界辐射下,实际物体经表面吸收外界的辐射
能量要小于绝对黑体,两者之比称为吸收系数(Absorptivity)α。显然,对绝对黑体,吸收系数
α为1。
这样,我们上述的计算等式,左边应该乘上ε,右边所有三项都应该乘上α。为什么我故意忽略
了?这是因为作为相机表面的sand-blasted处理过的铝,这两个系数相同,都是0.20。
其实我的计算还有一些假设条件,只是这些条件实在太近似了,实际上不值得考虑。比如:
1)计算中假设深空温度是绝对零度,实际上这个温度是2.7K。
2)月面向外辐射,是按绝对黑体计算的。实际上月面的发散系数ε,等于0.95,很接近1,就
是说很接近绝对黑体的情形,如果一定要考虑这一点,那么上面公式右边的第三项,要乘上0.95。
最后我还要重新帖一下一开始的那张,没有引起大家足够重视的,来自欧空局的表。可以看出,
一个在地球轨道的物体,受阳光照射,表面涂料的不同,其平衡之后的温度可以有多么大的不同。
实际上,物体的温度取决于吸收系数与发散系数之比,即α/ε。表里的温度,都是根据α/ε的
值而升降的。理解起来很简单,吸热多散热少,温度就高;吸热少散热多,温度就低。这个温度
可以很低,低过你的直观想象。
-TBz