放射エネルギー

物理学、特に放射測定法で測定される放射エネルギーは、電磁放射^[1]と重力放射のエネルギーです。エネルギーとしての SI 単位はジュール( J) です。放射エネルギーの量は、放射束(または電力) を時間に対して積分することで計算できます。文献では放射エネルギーを表すために記号Q _eがよく使用されます (「e」は「エネルギー」の意味で、測光量との混同を避けるためです)。放射測定法以外の物理学の分野では、電磁エネルギーはEまたはWで表されます。この用語は、特に電磁放射が放射源から周囲の環境に放射されるときに使用されます。この放射は、人間の目には見える場合と見えない場合があります。^{[2] [3]}

「放射エネルギー」という用語は、放射測定、太陽エネルギー、暖房、照明の分野で最も一般的に使用されていますが、他の分野（通信など）でも使用されることがあります。ある場所から別の場所への電力伝送を含む現代のアプリケーションでは、「放射エネルギー」は、電磁波のエネルギー（波の特性）ではなく、電磁波自体を指すために使用されることがあります。過去には、「電気放射エネルギー」という用語も使用されていました。^[4]

「放射エネルギー」という用語は重力放射にも適用される。^{[5] [6]}たとえば、観測された最初の重力波は、約5.3 × 10⁴⁷ジュールの重力波エネルギー。 ^[7]

電磁放射は光子の流れとして概念化できるため、放射エネルギーは光子エネルギー、つまりこれらの光子によって運ばれるエネルギーと見なすことができます。あるいは、電磁放射は振動する電場と磁場の中でエネルギーを運ぶ電磁波と見なすことができます。これら 2 つの見方は完全に同等であり、量子場理論で互いに調和しています(波動粒子二重性を参照)。^[要出典]

電磁放射にはさまざまな周波数があります。特定の電磁信号に存在する周波数帯域は、原子スペクトルに見られるように明確に定義されている場合もあれば、黒体放射のように広い場合もあります。粒子図では、各光子が運ぶエネルギーはその周波数に比例します。波図では、単色波のエネルギーはその強度に比例します^{[引用が必要]}。これは、2 つの電磁波の強度が同じで周波数が異なる場合、各光子のエネルギーが高いため、周波数が高い方の波には「含まれる」光子の数が少なくなることを意味します。

電磁波が物体に吸収されると、その波のエネルギーは熱に変換されます（光電材料の場合は電気に変換されます）。太陽光は照射された表面を温めるので、これは非常によく知られた効果です。この現象は赤外線放射と特に関連していることが多いですが、あらゆる種類の電磁放射はそれを吸収する物体を温めます。電磁波は反射または散乱されることもあり、その場合もエネルギーは方向転換または再分配されます。

放射エネルギーは、エネルギーが開放系に出入りするメカニズムの1つである。^{[8] [9] [10]このようなシステムは、}太陽エネルギーコレクターなどの人工のものでも、地球の大気などの自然のものでもよい。地球物理学では、温室効果ガスを含むほとんどの大気ガスは、太陽の短波長放射エネルギーを地球の表面に通過させ、地面と海洋を加熱する。吸収された太陽エネルギーは、部分的により長い波長の放射（主に赤外線）として再放射され、その一部は大気中の温室効果ガスに吸収される。放射エネルギーは、太陽の核融合の結果として生成される。^[11]

放射エネルギーは放射暖房に使用されます。^{[12]放射エネルギーは}赤外線ランプで電気的に生成することも、太陽光から吸収して水を温めることもできます。熱エネルギーは暖かい要素（床、壁、頭上のパネル）から放射され、空気を直接暖めるのではなく、室内の人や物を暖めます。このため、部屋が同じように快適に見えても、空気の温度は従来の暖房の建物よりも低くなることがあります。

放射エネルギーの様々な応用が考案されている。^[13]これらには、処理と検査、分離と分類、制御媒体、通信媒体などが含まれる。これらの応用の多くには、放射エネルギー源と、その放射に反応して放射の特性を表す信号を提供する検出器が関係している。放射エネルギー検出器は、入射する放射エネルギーに対して、電位または電流の増加または減少、あるいは写真フィルムの露出などの他の知覚可能な変化として反応する。