教室的課堂上，老師正講解著冬天時，除了冷空氣會讓氣溫下降外，「輻射冷卻效應」也是造成低溫的原因之一。

小天發出驚嘆的語氣問：「老師，輻射冷卻效應的『輻射』、跟核能輻射的『輻射』有什麼不一樣嗎？」

老師繼續耐心的回答：「小天，發現的問題很好哦！輻射，是指能量由一點向四周發射的意思，但是不同能量高低的輻射，造成的影響也會不同：一般人聞之色變的核能輻射具有極高的能量，可以破壞原子及分子的結構，對生物體內的DNA和細胞造成傷害！而輻射冷卻效應的輻射放出的能量較低，指的是地球表面把『熱能』透過紅外線形式向外太空釋出，兩種情況的『輻射』的確很不一樣…」

輻射波譜示意圖

造成輻射冷卻效應的原因？

凡是具有溫度的物體，都會透過電磁波放出熱能。太陽主要以可見光的形式放出波長較短的「短波輻射」，而地球吸收太陽的能量後，也會藉由紅外線形式從地表放出波長較長的「長波輻射」，將熱能向外傳送，因此地球雖長期受到太陽的照射，但溫度並不會無限制地上升。在此同時，地球大氣中的水氣、雲、微塵及不同成分的氣體，也會吸收、放出或反射來自太陽或地表的輻射熱。整體而言，太陽入射的能量、與地球(包括地表及大氣)放出及反射的能量會相等，使能量收支達平衡，因此地球可以維持大致恆定的整體平均溫度。

地球能量收支示意圖(假定來自太陽的輻射能量為100單位)

白天時，太陽提供的能量多於地球散逸的能量，所以地面溫度會明顯的持續升高。但是到了夜晚，少了太陽的短波輻射，只剩地面不斷透過紅外線長波輻射將能量散逸，地表的溫度就會持續下降。所以，從日落之後一直到清晨之前，地面一直在散逸能量，使得溫度在日出之前達到最低，這就是所謂的「輻射冷卻」作用。

每日溫度與能量收支分佈圖

由於大氣中的水氣及雲層可以吸收來自地表的長波輻射，再往地表放射熱能，使熱量不會完全散失到外太空，因此當夜晚的天空被雲覆蓋時，輻射冷卻效應較微弱，就像地表蓋了條棉被般，具有保溫的效果。反之若天空為晴朗無雲且微風乾燥的狀態，夜晚到隔天日出前地表熱量的散逸將會相當顯著，輻射冷卻效應特別強，使氣溫明顯降低。

有雲/無雲時輻射冷卻作用示意圖

那麼在都會區和郊區的輻射冷卻效應會有差別嗎？由於都會區人口密集，建築物也會在白天吸收熱量，人工熱源多加上散熱不易，所以夜晚的輻射冷卻效應較緩；反之，郊區輻射冷卻效應就會較強。總而言之，晴朗無雲、乾燥微風及空曠的平地是利於輻射冷卻效應形成的條件，以臺灣來說，嘉南平原最容易出現這樣的現象，所以臺灣平地冬天清晨觀測到最低溫的地方，有時候不是在冷空氣影響較顯著的北臺灣，反而是在中南部的空曠地區。

輻射冷卻會造成什麼天氣現象？

有一種霧稱為「輻射霧」，就是由輻射冷卻效應所造成，通常是晴朗無雲、風速微弱的夜晚至清晨間，近地面的大氣穩定，此時地表迅速散熱冷卻，使低空水氣降溫至露點以下，凝結成小水滴懸浮於近地面空氣中，就形成了一層霧。這種霧的厚度較薄，並貼近於地表，它的特性是當太陽出來後，地面溫度回升，霧中的小水滴迅速蒸發，霧很快就消散了。