¿Cuál es la temperatura del cielo nocturno despejado desde la superficie de la Tierra?

¿Cuál es la temperatura del cielo nocturno despejado desde la superficie de la Tierra?

Está mucho más cerca de 273 K que de 2,73 K. La respuesta depende de la temperatura de la superficie, la humedad, el gradiente de temperatura a través de la atmósfera y qué quiere decir exactamente con "la temperatura del cielo nocturno despejado".

La fórmula de Swinbank proporciona una expresión ad hoc para la potencia radiada por el cielo nocturno. Una versión modificada de esta fórmula de Goforth et al. es

• $K$es un factor de escala basado en la altura de las nubes, que va de 0,34 para nubes muy bajas a 0,06 para nubes muy altas,
• $C$es la fracción del cielo cubierta por nubes,
• $T$es la temperatura de la superficie, en kelvins,
• $RH$es la humedad relativa de la superficie, en porcentaje (p. ej.,$RH$sería 25 en el caso de 25% de humedad relativa), y
• $P_{\text{thermal}}$es la radiación del cielo nocturno, en vatios por metro cuadrado.

Esto se puede convertir a una temperatura efectiva a través de la ley de Stefan-Boltzmann. Ahora surge la pregunta de si está preguntando sobre la temperatura efectiva del cuerpo negro o la temperatura efectiva del cuerpo gris del cielo nocturno. En el primer caso, la ley de Stefan-Boltzmann produce$T = (P/\sigma)^{1/4}$. Teniendo en cuenta la emisividad rendimientos$T = (P/(\epsilon \sigma))^{1/4}$, donde$\epsilon\approx 0.74$es la emisividad de la atmósfera.

Un par de ejemplos:

• Una noche fresca y clara en el desierto, con una temperatura de 5°C y una humedad relativa del 5%. La fórmula de Swinbank modificada produce un flujo de 198 w/m ² , que a su vez corresponde a una temperatura del cuerpo negro de -29,9 °C o una temperatura del cuerpo gris de -10,9 °C.

• Una cálida noche despejada en el campo, con una temperatura de 15°C y una humedad relativa del 25%. La fórmula de Swinbank modificada en este caso produce un flujo de 274 w/m ² , que a su vez corresponde a una temperatura de cuerpo negro de -9,5°C o una temperatura de cuerpo gris de 11,1°C.

Referencias

WC Swinbank, "Radiación de onda larga de cielos despejados", Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 89.381 (1963): 339-348.

Mark A. Goforth, George W. Gilchrist y Joseph D. Sirianni, "Efectos de las nubes en el resplandor térmico del cielo descendente", AeroSense 2002, Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica (2002).

El 14 de septiembre de 2016 a las 20:25 en Woking, Reino Unido, el cielo me pareció despejado con algunas estrellas visibles, y mi termómetro infrarrojo (Dr Meter HT550) marca -12,9 grados centígrados cuando apunta hacia el cielo. Está bien, no está calibrado y la emisividad del objetivo que se mide marca la diferencia, pero la lectura puede ser de interés para algunas personas.