كيف يتم تحديد درجة الحرارة عند سطح كوكب (بخلاف الأرض).

يبدو السؤال وكأنه يقصد: "كيف يتم قياس درجة حرارة الكوكب؟" (وإلا فإن التحديد بالمعنى الدينامي الحراري للمصطلح، هو نفسه بالنسبة للأرض وللكواكب الأخرى: توازن بين مصادر الحرارة الداخلية والخارجية – الشمس-، وفقدان الحرارة، عن طريق الإشعاع، نحو الفضاء الذي يحده تأثير الانحباس الحراري للغلاف الجوي إذا وجد).
أما فيما يتعلق بقياسها، حيث لا نستطيع وضع ترمومتر زئبقي بها، فيتم على النحو التالي: نحن نعلم أن كل الأجسام التي تتعدى درجة حرارتها الصفر المطلق تبعث إشعاعا "ضوئيا" (مغنطيسي كهربائي لاستخدام المصطلح العلمي)، ليس من الضروري أن تتمكن العين البشرية التي لا ترى سوى ما يطلق عليه الضوء "المرئي" من رصده، ولكننا نستطيع قياسه بواسطة الأجهزة. يحدث الإشعاع بالعديد من الترددات المختلفة (أو أطوال موجية كذلك)، (فالشمس تبث كل ألوان قوس قزح وما فوقها وما تحتها كذلك)، بشدة يكون ترددها (اللون) مرتبط مباشرة بدرجة حرارة الجسم المشع. وهكذا، يقع الإشعاع الكوزمولوجي عند درجة حرارة ٢.٧ ك بمقدار ١مم طول موجي، وجسم الإنسان عند درجة حرارة ٣٧º (أو٣١٠ كلفن)، في تحت الحمراء المتوسط (عند ١٠ ميكرون مما يسمح برؤية الأجسام "الساخنة" ليلا من خلال منظار حساس للأشعة تحت الحمراء)، والشمس عند درجة حرارة ٦٠٠٠º ك تقع بالأصفر (٠،٥ ميكرون من الطول الموجي)، إلخ. وهكذا فإنه بمراقبة الكواكب باستخدام آلات كاشفة عن الأشعة تحت الحمراء، يمكن إيجاد الطول الموجي لقمة الإشعاع، واستنتاج درجة حرارته (في الواقع، إنه بمعرفة الحجم الفيزيائي للجسم، يكفي قياس لتردد واحد، ولكن هذا تفصيل).

إن للسؤال معنيين. يمكن أولا فهم "كيف يتم قياس درجة حرارة كوكب؟"، كما يمكن التساؤل" حول ما يحدد درجة حرارة الكوكب". سوف أجيب عن الثانية مع التبسيط قليلا.
إن للكوكب مسارا حول نجمه. الجزء الأساسي من الطاقة التي تصلنا تأتي من هذا النجم في صورة ضوء (كما قد ينبع جزء آخر من باطن الكوكب كما هو حال الأرض). يمكن للضوء أن ينعكس (بسبب السحب، أو القبب أو التجويفات القطبية، أو الثلوج، أو المحيطات...إلخ.)، أو يتم امتصاصه (عن طريق ورق الشجر أو التربة..إلخ). تعود الطاقة المنعكسة إلى الفضاء، وتقوم الطاقة التي تم امتصاصها بتسخين الكوكب، وفي المقابل وكسائر الأجسام الساخنة تجعله مشعا.
إن متوسط درجة حرارة الكوكب، هي درجة الحرارة التي تسمح بمعادلة الحساب الختامي، "الطاقة الممتصة = الطاقة المشعة". ترجع الفكرة، إلى أن الطول الموجي للطاقة المشعة يختلف عن الطول الموجي للضوء الساقط. ينتمي الضوء الساقط للمجموعة المرئية (لنقل ٠،٥ ميكرون)، وتشع التربة في المجموعة تحت الحمراء (لنقل ١٠ ميكرون). إن تلك الفكرة مهمة في حالة وجود غلاف جوي.
عادة يقوم الغلاف الجوي بامتصاص الأشعة تحت الحمراء، وتبقى الطاقة التي تشعها الأرض، حبيسة داخل الغلاف الجوي، بدلا من الإفلات إلى الفضاء. فمثلا، بدون غلاف جوي، سوف تصبح درجة حرارة الأرض المتوسطة ١٨º، بينما هي في الواقع أعلى بـ ١٥º. نقطة أخرى، قد يكون الفرق في درجات الحرارة على سطح كوكب بدون غلاف جوي كبير جدا، حتى بين نقاط قريبة. فعلى سطح كوكب المريخ، يكفي الوقوف بالظل حتى تهبط درجة الحرارة عدة عشرات من الدرجات! كما يسمح الغلاف الجوي، "بتقريب" الفرق في درجات الحرارة بين الظل والضوء، وبين الليل والنهار.