In de meteorologie speelt straling een belangrijke rol. Een lichaam ontvangt straling en zendt straling uit. In de fysica is het een al eeuwen bekend fenomeen dat alle lichamen straling uitzenden. Bij lage temperatuur weinig en langgolvig; bij hoge temperatuur veel en tevens meer kortgolvige warmtestraling en eventueel licht. De verklaring wordt gevonden in het gedrag van atomen en moleculen; het voert te ver om daar op in te gaan en bovendien zou ik daarvoor zelf nog eens diep in de boeken moeten duiken.
Het wonderlijke is dat Planck zijn stralingswet afleidde gebruik makend van vooral thermodynamische argumenten, samen met de veronderstelling dat het stralingsveld uit fotontoestanden bestaat die statistisch bezet zijn (kans om toestand met energie E_n aan te treffen is: exp(-beta*E_n), met beta=1/(kT) ). Atomen, moleculen kwamen in dit verhaal helemaal niet voor. Het is te danken aan Einstein dat we de stralingswet van Planck ook kunnen begrijpen via de processen van absorptie, spontane emissie en gestimuleerde emissie. Hij leidde die wet af door atomen als twee-niveau systemen te beschouwen met bovenstaande processen als oorzaak van het verschijnen en verdwijnen van fotonen.
Alle zwarte lichamen in thermodynamisch evenwicht met hun omgeving stralen evenveel energie uit als ze absorberen. Dat kan microscopisch alleen begrepen worden door voor een twee-niveau systeem absorptie, spontane emissie en gestimuleerde emissie te postuleren zoals Einstein deed.
Overigens is de atmosfeer niet een echt zwart lichaam omdat juist CO2, CH4 en H2O happen uit het spectrum, uitgezonden door de aarde, nemen.
Paul
