يعرف الإشعاع بانه عملية نقل الطاقة بواسطة فوتونات الأمواج الكهرومغناطيسية دون الحاجة إلى وسيط أو تماس مع المصدر المشع وهذه العملية التي تصلنا بواسطتها الطاقة الإشعاعية الشمسية مع ذلك علينا أن نعلم أن سطح الأرض والغلاف الجوي وأجسامنا وكل الأشياء التي حولنا مهما كانت صغيرة أو كبيرة ومهما كان تركيبها الفيزيائي والكيميائي ومهما كانت باردة تشع طاقة اشعاعية ((Radiant Energy تتناسب طرديا مع درجة حرارتها شريطة إن لا تهبط درجة حرارتها إلى دون الصفر المطلق فكلما زادت درجة حرارتها عن هذه الدرجة كلما زادت طاقتها الإشعاعية. هذه الحقيقة توصل إليها كل من العالمين جوزيف ستيفان وبولتزمان في أواخر القرن التاسع عشر، وعرفت بقانون ستيفان بولتزمان.

اشعاع وامتصاص الطاقة الإشعاعية

عندما تسقط أمواج الطاقة الشمسية الكهرومغناطيسية المنبعثة من الشمس على سطح الأرض وعلى غلافها الجوي وعلى كل الأشياء تقوم هذه الأشياء بامتصاصها وتحويلها إلى طاقة داخلية Internal Energy)) وخاصة طاقة حرارية تزيد من درجة طاقة حرارتها فتعود وتشعها مرة أخرى على شكل أمواج كهرومغناطيسية إلى ما حولها.

إذن فأن الأشياء عندما تتعرض إلى الطاقة الشمسية الإشعاعية أو الطاقة الإشعاعية التي تشعها الأشياء من حولها وتمتصها فإنها تقوم بعملية (استشعاع) وعندما تقوم بإطلاقها فأنها تقوم بعملية إشعاع ويبدو انه كلما ازدادت قدرتها على الإشعاع كما يبدو واضحا أيضا أن الأشياء التي تمتص طاقة إشعاعية اكبر مما تشعه فأنها تسخن وإذا شعت طاقة إشعاعية اكثر مما امتصته فأنها تبرد، وإذا كان مقدار ما تشع من طاقة إشعاعية متساوية لما تمتصه فان درجة حرارتها تبقى ثابتة وتكون هذه الأشياء في حالة توازن إشعاعي (Radiation Equilibrium) وهذا ما يفسر لنا الحالة الطبيعية الإشعاعية لكل الأشياء بما فيها الشمس فقد لاحظنا فيما تقدم أنه عندما يشع سطح القمر (الفوتوسفير) طاقة إشعاعية فانه في الوقت نفسه يمتص طاقة حرارية تتولد في نواته معادلة لما يشعه، ومن خلال خبراتنا اليومية نلاحظ أيضا أن جميع الأجسام والأشياء حولنا تحافظ على توازنها الإشعاعي مع محيطها المتواجد فيه. وفي حالة اكتساب بعضها طاقة إشعاعية إضافية فإنها تسعى إلى إشعاعها والعودة إلى حالته توازنها الإشعاعي والأمثلة على ذلك كثيرة لا حصر لها.

لابد لنا من الإشارة إلى إن الطاقة الإشعاعية الشمسية الساقطة على سطح الأرض تتعرض لتحولات عديدة من الطاقة مثل الطاقة الحرارية Heat Energy)) الطاقة الكامنة (Potential Energy) الطاقة الحركية (Kinetic Energy) الطاقة الكيميائية (Chemical Energy) لكن تبقى الطاقة الحرارية أهمها وأكثرها حضورا بالنسبة للعمليات المؤدية الى تكوين طقس الأرض ومناخها بالإضافة إلى إن أشكال الطاقة الأخرى تبقى ضئيلة نسبيا وستتحول بعملية أو أخرى إلى طاقة حرارية، وفي نهاية المطاف إلى طاقة إشعاعية تشعها الأشياء والأجسام التي تمتصها كما هو مبين في ما يلي

طاقة شمسية إشعاعية ← طاقة حرارية (محسوسة + كامنة) اشعه تحت الحمراء

حرارة كامنة ← حرارة محسوسة ← أشعة تحت الحمراء

طاقة كامنة طاقة حركية ← طاقة حرارية ← أشعة تحت الحمراء

طاقة كيميائية طاقة حرارية ← أشعة تحت الحمراء