Prenos toplote, sevanje


položaj (x10⁶ km) energija/površ.(W/m²) temperatura (K)
a11 a12 a13

Premakni preskusni planet na položaj enega od planetov našega osončja.

Toplota se s Sonca prenaša na planete s sevanjem. Planet nato seva energijo nazaj v vesolje. Planet doseže ravnovesno stanje, ko se izenačita energijski tok P, ki ga dobiva od Sonca, in energijski tok, ki ga seva planet. Za sevano energijo velja:

P = σ ε S T4,

Pri tem je σ  Stefan-Boltzmannova konstanta (5.67 x 10-8 W/m2/K4), ε je emisivnost (1 za  "črno telo" (ki vse vsrka), 0 za popolno zrcalo), S je ploščina površine krogle (4 π R2) in T je temperatura. Kvocient energije, ki jo prejema planet, na enoto pravokotne površine (energija/ploščina) se spreminja v obratnem sorazmerju s kvadratom oddaljenosti od Sonca. Efektivna površina, ki jo zadene sevanje s Sonca, meri π R2, pri čemer je R polmer planeta. Vendar pa je celotna površina, iz katere seva planet, enaka površini krogle (4 π R2) s polmerom R.

Če zanemarimo atmosfero planeta (ki odbije del Sončne svetlobe in prestreze nekaj sevanja s površine planeta), lahko napovemo temperaturo planeta. Povleci rdeči planet v animaciji na različne razdalje od Sonca in si oglej različne temperature na površini. Ko je rdeči planet na položaju Zemlje, je temperatura pod resnično povprečno temperaturo Zemlje 287 K. Če upoštevamo učinek atmosfere, je energija, posredovana površini Zemlje še manjša (saj atmosfera nekaj svetlobe odbija). Zakaj Zemlja ne postane zmrznjen planet? To je zaradi učinka tople grede, pri katerem plini v atmosferi ne dovolijo (infrardečemu) delu sevanja z Zemlje, da bi ušlo iz ozračja. To sevanje se "ujame" v Zemljino atmosfero in segreva Zemljo na njeno trenutno povprečno temperaturo. Ker toplogredni plini v atmosferi količinsko naraščajo, se bo povprečna temperatura našega planeta dvigovala.