入冬天氣轉涼，最近您可能會聽到像這樣的新聞報導，說到在某某地方測到很低的氣溫，是因為「輻射冷卻」的效應所造成。「輻射冷卻效應」到底是什麼？影響各地氣溫和測量數值的原因又有哪些呢？請聽以下的科學三分鐘，與您分享今天的主題：「輻射冷卻與氣溫」。

 

地球的降溫機制——輻射冷卻

任何物體都會放出熱能，而傳播熱的方式有三種，分別是傳導、對流、輻射。

傳導，就像天冷我們使用暖暖包，暖暖包直接接觸身體，熱能傳導到身上，會讓你覺得溫暖；對流，就像空氣或水會以上下對流–就是暖空氣上升，冷空氣下降的方式來傳播熱；只有輻射，不需要靠任何東西來傳遞，就算在太空中也能夠傳播。太陽就是透過輻射的方式，把熱能傳到地球。同樣地，地球也會把熱能輻射到太空。

溫度大於絕對溫度零度——0K的物體，都會向外輻射能量。所謂的0K，大約就等於攝氏零下273度。太陽溫度大約6,000K，向外輻射的波長較短，一般稱為短波輻射。地表平均溫度大約 300K，向外輻射的波長屬於紅外線的長波輻射。

白天，因為從太陽透過短波輻射傳到地球的熱能，比地表透過紅外線向外輻射的熱能更多，所以地表的溫度會升高。到了晚上，由於沒有太陽照射，而地表又不斷透過長波輻射散失熱能，因此地面溫度下降。這就是「輻射冷卻效應」。

 

輻射冷卻效應到處都是！從溫室效應到冬季低溫

那為什麼「輻射冷卻效應」跟「溫室效應」很有關係呢？

所謂「溫室效應」的產生，是因為大氣層中的水氣和二氧化碳等溫室氣體，會吸收地球向外輻射紅外線的一部份熱輻射，留住這些熱能，讓地表和近地層空氣的冷卻變慢，平均溫度變高。

 

夜間的雲層也具有類似溫室氣體的功能，因此有雲的夜晚，地表向外輻射的紅外線長波輻射，容易被雲層攔阻和吸收，熱量不易散失，因此地表溫度不會降得太低。反之，在晴朗又乾燥的夜晚，就是沒有雲朵和水汽阻擋的時候，地表的熱能就容易以紅外線長波輻射的方式輻射出去，地表溫度降低，「輻射冷卻」的效果更明顯。

「輻射冷卻」也跟地形有關。在一片廣大的平地，沒有山或摩天大樓來阻擋熱輻射的話，「輻射冷卻效應」會特別明顯。因此，嘉南平原雖然在南部，還是經常有機會測到很低的氣溫。相反地，比方說臺北市，因為建築物多，加上人口集中，人們的活動產生很多熱能，晚間氣溫下降得就會比較慢。

最後，常有人以為全臺灣平地最冷的地方，一定是淡水或嘉義，因為新聞報導只要提到「全臺平地最低溫」，大多都出現在這兩個地方。其實任何地點只要條件符合，都可能出現明顯的「輻射冷卻效應」，或因為冷氣團移動、空氣對流、地表水分蒸發等其他許多因素造成低溫。

像是新北市的金山、萬里等地，或臺中市清水、曾文溪出海口，氣溫就常常低於淡水或嘉義測出來的溫度，只是當地沒有設立觀測站，不能得知詳細的數據，才讓大家以為臺灣平地總是淡水或嘉義最冷。

今天的科學關鍵字，就是：輻射冷卻　Radiative Cooling。您可以透過這個關鍵字，進一步查詢或做延伸閱讀。