säteilytasapainoon

Säteilytasapainoon on termi, jota käytetään kuvaamaan tilaa, jossa kohteen tai alueen radiatiivisen energian nettovaikutus on nolla. Käytännössä absorboitu säteily vastaa säteilevää energiaa, jolloin paikallinen lämpötila pysyy vakaana ilman, että radiatiivinen vaikutus muuttaa tilaa ajan kuluessa. Tämän tasapainon saavuttamisessa tärkeää on, että radiatiivisen lämmönvoiman tulovirta ja poisto ovat yhtä suuret.

Säteilytasapainoa sovelletaan erityisesti astrophysikaalisissa järjestelmissä. Tähtien sisäinen rakenne ja niiden atmosfäärien ilmakehien lämpötilat määräytyvät osittain siten, että energia siirtyy sisimmästä ulos pääasiassa säteilemällä. Jokaisen kerroksen radiatiivinen tasapaino vaikuttaa lämpötilarakenteeseen, ja useinmallinnuksessa sovelletaan käsitteitä kuten paikallinen termodynaaminen tasapaino (LTE) sekä säteilytasapainon ehto, jonka mukaan radiatiivinen lämmitys ja emissio ovat tasapainossa: tietyillä olosuhteilla ∫ κν (Jν − Bν(T)) dν = 0.

Planetoiden ja ilmakehien konteksteissa säteilytasapainolla on usein käytännön ilmiasu: planeetan pinnan ja ilmakehän tilapäinen tasapaino saavutetaan, kun saapuva säteily (esim. auringon valon) vastaa ulos säteilevän infrapunasäteilyn määrää. Tämä antaa yksinkertaisen energian tasapainon, jolla voidaan arvioida pinnan tasapainolämpötilaa Teq. Teq-laskelmat huomioivat heijastuksen (albedo) sekä säteilyenergian käsittelyn, ja ovat tavallinen lähtökohta yksinkertaisille ilmastomalleille.

Säteilytasapaino eroaa termisestä tasapainosta siinä, että tasapaino voidaan säilyä, vaikka aineen ja säteilyn lämpötilat eivät olisi samat. Konvektio ja aikadynamiikka voivat muuttaa tilan, jolloin puhutaan radiatiivis-konvektiivisesta tasapainosta.