冬の特に寒い時期になるとニュースや天気予報でよく見かけ始める「放射冷却」。
いよいよ冬本番となり、暖房器具が欠かせなくなります。

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ところで「放射冷却」って、どういう意味なのでしょうか?

放射冷却とは何か?

一言でいえば「地上の熱が逃げた結果、地上の温度が下がる」ことです。

具体的には、絶対零度と言われるこれ以上温度が下がらないとされる理論上の最低気温があり、この絶対零度ではない物体は必ず電磁波を放射しています。
電磁波自体はエネルギーつまり熱なので、電磁波を放射するということは外に熱が出すということです。
つまりは逆にいえば熱が奪われることになるので温度が下がるわけです。

逆に電磁波を照射、つまり受けるときはエネルギー(熱)が当たるので温度が上がるということですね。

放射冷却が夜に発生する理由とは?

実際にはどのようなことが起きているかについて簡単に説明しますね。

まず昼は太陽の光が地上に当たります。
「電磁波」という言葉で言い換えると、太陽から放射された電磁波が地面に照射されます。
ということは地面の温度が上がるので自然に気温が上がるということになります。

天気の悪い日の昼間の気温は晴れの日の昼間の気温より低いのは、太陽からの電磁波が雲に遮られるので地上に当たる量が現象するためということですね。

逆に夜になると太陽は沈んでしまうため、太陽の光はもう受けられません。
そのままだと気温は変わらないですが、最初に説明したとおり絶対零度ではない物体は必ず電磁波を放射するので、地面から電磁波が放射されているということになります、これが放射冷却ですね。

ということは気温が下がるということになります。

一点だけ注意したいことがあるのですが、昼の間は放射冷却が発生していないのかというともちろん発生しています。
ただし、放射冷却で奪われる熱の量より太陽から受ける熱(電磁波)の量のほうが多いので夜よりは気温が低くならないということなのです。

夏に放射冷却という言葉をあまり聞かない理由とは?

先ほど、天気の悪い日の昼は太陽からの電磁波が遮られるので気温があまり上がらないという話をしたかと思います。

実は、放射冷却もこれに大きく関係しています。
まず、夏と冬について誰しも持っていそうなイメージを以下に書き出すと、

夏→暑い、太陽の位置が高い、湿っぽい、…
冬→寒い、太陽の位置が低い、乾燥している、…

冬のほうが寒い理由としては太陽の位置(角度)が夏と冬とでは大きく異なるため、太陽から当たる電磁波の量も違うというのは想像がつきやすいとは思います。
しかし、ここでは夏は湿っぽい、冬は乾燥しているというイメージのほうに注目していただきたいです。

湿っぽいというのは湿度が高い、つまりは空気中の水蒸気の量が多いということになるのですが、実はこの水蒸気が放射冷却で放射される電磁波を遮る役目をしてくれます。
これによって、夏の夜はそんなに気温が低くならないというわけですね。

放射冷却と霜・霜柱の意外な関係とは?

冬になると、霜や霜柱を見かけることがたまにあります。

実は霜・霜柱も放射冷却に関係しています。
放射冷却によって地面が急速に冷えることで、地面の温度が0度以下になると空気中の水蒸気が水になりさらには水が凍って霜になるわけですね。
また、地面に多くの水分が含まれている場合はこの地面の水分が凍って霜柱になります。

何より冬の時期は放射冷却による気温低下で風邪をひかないように寒さ対策を万全にしましょう。