لفهم عمليات إشعاع الطاقة وامتصاصها (استشعاعها ) وإبرازها بشكل كمي لابد لنا من معرفة هذه القوانين الضابطة والتي يمكن حسابها وتعرف هذه القوانين بقوانين الإشعاع ولتوضيح هذه القوانين وتسهيل استخدامها يجب الانطلاق من معيار مثالي تنطبق عليــة هذه القوانين ومن تصميمها لذلك افترض العلماء وجود أجسام حرارية مثالية تمتص الطاقة الإشعاعية الساقطة عليها وتشعها في أقصى طاقة ممكنة وعرفت هذه الأجسام بالأجسام السوداء (black bodies) وهي أجسام افتراضية تمتص أمواج الطاقة الإشعاعية الساقطة عليها كلها دون أن تعكسها أو تنفذها خلالها وتشعها في أقصى كمية عند اي درجة حرارة لها وفي جميع الأطوال الموجبة ولا تدل تسميتها بالسوداء للدلالة على لونها وانما للدلالة على أن أجسامها كتيمة الإشعاع (Opaque) وبتطبيق قوانين الإشعاع يمكن تحديد ميزات الأجسام السوداء وغيرها وكيفيه تصرفها ان قوانين الإشعاع كثيرة لكننا سنحصر اهتمامنا بالقوانين الرئيسية والمهمة في دراسة الطقس والمناخ.

أولا:

وفقا لقانون ستيفان بولتزمان تتناسب كمية الطاقة الإشعاعية (E) التي تشعها وحدة المساحة (1 cm²) من سطح الجسم الأسود طرديا مع القوة الرابعة لدرجة حرارتها

المطلقة (T) خلال وحدة الزمن (1 min):

حيث ان

ϭ = ثابت ستيفان بولتزمان ويساوي (5.67*10^-12 watt/cm²)

T_K = درجة الحرارة الكلفانية وتساوي (̊ 272.15).

e = معامل الإشعاعية (Emissivity) ويساوي واحد عند الأجسام السوداء ويقل عن الواحد عند بقية الأجسام غير السوداء والمعروفة بالأجسام الرمادية (graybodies) التي تشع طاقتها بشدة اقل من الأجسام السوداء وعند كل أطوال الأمواج وعند أي درجة.

ثانيا:

وفقا لقانون فين للإزاحة (Wien Displacement Law) الذي اقترحه العالم ولهالم فين فأن للجسم الأسود طول موجة إشعاعية معينة يشع عندها طاقته الإشعاعية القصوى ويتناسب طول هذه الموجة عكسيا مع درجة حرارة الجسم فكلما ازدادت درجة حرارة الجسم كلما انزاح طول الموجة التي يطلق عندها طاقته القصوى نحو أطوال الأمواج القصيرة كما هو مبين بالشكل ويكتب قانون وين بالشكل التالي:

حيث أن:

_maxλ = طول الموجة التي يطلق عندها الجسم أقصى طاقة إشعاعية له.

T= درجة الحرارة الكلفانية.

ثالثا:

وفقا لقانون فين الثاني Weins Scond Law تتناسب شدة الطاقة الإشعاعية القصوى التي تشعها وحدة المساحة (1 cm²) من الجسم الأسود خلال وحدة الزمن (1min) طرديا مع القوة الخامسة لدرجة حرارتها الكلفانية أي:

حيث ان C ثابت وين ويعادل: (1.288*10^-14 cal/cm²)

رابعا :

وفقا لقانون كيرشوف فان ما تشعه الأجسام من طاقة إشعاعية (E) الى ما تمتصه منها (A) تتوقف على طول الإشعاع ودرجة حرارة الجسم (T) فقط:

وينص قانون كيرشوف أيضاً إن الأجسام جيدة الامتصاص لأمواج طاقة إشعاعية معينة فأنها في الوقت نفسه جيدة في إشعاعها وبالمقابل فالأجسام رديئة الامتصاص لأمواج طاقة إشعاعية فإنها ايضاً رديئة في إشعاعها وبالتالي يجب أن تكون إشعاع الأجسام لأطوال أمواج (E_λ) معينة مساوياً لامتصاصيتها (_λA):

_λ = E_λA

لذلك فالأجسام التي تتصرف كأجسام سوداء تشع طاقة إشعاعية أكثر من غيرهـا من الأجسام لأنها تقوم بامتصاص الأمواج الإشعاعية الساقطة عليها كلها، وتعود وتشعها في أقصى كمياتها تبعاً لدرجة حرارتها وطول الأمواج الإشعاعية.