3.2 輻射的特性

輻射是經由電磁波傳送的一種能量。正如重力或磁鐵在真空中能使單擺擺動，電磁波能量同樣不需透過任何介質，可在真空中傳遞。X射線、紫外線、可見光、微波、無線電波等都是電磁波的一種。對氣候影響最大的部份為紫外線至紅外線之間的波段，也是太陽輻射最強的波段（圖3-1）。

任何物體皆會放射出輻射。一個物質的輻射性質如果遵守基本的輻射定律（如浦朗克定律(Planck's law)、外因位移律(Wien's displacement law)、克希何夫定律(Kirchoff 's law)等，稱之為黑體(blackbody)，是一理想狀況下的物質。黑體吸收所有的入射輻射，既不反射也不讓輻射穿透。黑體輻射的特性之一是能量與溫度的四次方成正比（此為浦朗克定律）。傳至地球的太陽輻射多來自太陽光球（亦即是肉眼看到的部份），其溫度約為5800K；地球的輻射平衡溫度為255K。如果將太陽與地球當成黑體，太陽輻射強度約為地球輻射強度的30萬倍。

具黑體輻射特性的物質，如果溫度較高，放射出的能量集中在波長較短的波段；相反的，溫度較低，能量集中在波長較長的波段。此為外因位移律，亦即具最大能量的電磁波波長與溫度成反比。如將太陽當成黑體，其最大的輻射集中在可見光部份(波長 0.4∼0.7μm)。地球的輻射平衡溫度遠低於太陽的溫度，因此能量集中在波長較長的紅外線波段(波長約在10μm附近)。

由圖3-2，我們可清楚可看到太陽與地球輻射能量集中的波段，彼此之間相距甚大，重疊的部份很少，而且都是在能量很小的波段。我們因此可以很容易分辨太陽及地球的輻射。太陽輻射由於波長較短，通稱為短波輻射；地球輻射，相對而言，波長較長，稱為長波輻射。