슈테판 볼츠만 법칙은 흑체의 전체 파장에 걸친 복사 방출률과 온도의 관계를 나타내는 법칙이다. 단위 면적당 방출률 F는 F = σT4로 표현하며, σ는 슈테판 볼츠만 상수, T는 절대온도이다.
절대온도와 방출률
식에 넣는 온도는 섭씨가 아니라 켈빈이다. 절대온도가 두 배인 흑체는 같은 면적에서 16배의 복사에너지를 단위 시간에 방출한다. 이는 전체 파장에 걸친 합계이며 특정 파장 하나의 세기를 나타내는 식과는 구분된다.
실제 표면과의 관계
실제 표면은 흑체와 방출 특성이 다르다. 방사율을 일정하게 근사하는 경우 F = εσT4로 나타낸다. 같은 방사율 조건에서는 표면 온도가 높을수록 방출률이 증가한다. 따라서 해수면 온도의 변화와 해수면 자체의 열적외선 방출 변화는 서로 관련된다.
관측 대상의 구분
지표면이 방출하는 복사와 대기권 밖으로 나가는 복사량은 같지 않다. 대기와 구름의 흡수·방출이 개입하기 때문이다. 위성으로 관측한 장파복사량을 해석할 때는 따뜻한 지표뿐 아니라 구름과 대기의 상태도 함께 고려한다.