大氣吸收

大氣吸收（atmospheric absorption）是指大氣中各種成分，對電磁波輻射在其中傳播時的吸收作用。

大氣吸收是選擇吸收，太陽輻射通過長長的大氣路徑，遭受一系列吸收後到達地表，被吸收的能量轉變為熱能、離化能或其它形式的能量，對確定各層大氣的物理和化學狀態起著重要作用。

基本介紹

• 中文名：大氣吸收
• 外文名：atmospheric absorption
• 學科：大氣物理學
• 性質：選擇吸收
• 吸收成分：不同範圍的吸收成分不同
• 相關概念：大氣吸收係數

定義

大氣吸收（atmospheric absorption）是指大氣中各種成分，對電磁波輻射在其中傳播時的吸收作用。

性質

大氣吸收是選擇吸收，太陽輻射通過長長的大氣路徑，遭受一系列吸收後到達地表，被吸收的能量轉變為熱能、離化能或其它形式的能量，對確定各層大氣的物理和化學狀態起著重要作用。

吸收成分

大多數太陽紫外輻射在高層大氣中被氧和氮所吸收（2600A至更短波長），所以高層大氣中氧和氮分子遭受光化學離解，以原子態出現。2000 -3000A左右的太陽紫外輻射，主要由臭氧吸收。太陽可見光輻射的吸收較少，因為這裡是大氣窗區。

圖1幾種主要的大氣紅外吸收氣體的吸收帶中心波長

在紅外範圍內主要的吸收氣體是水汽、二氧化碳和臭氧，圖 1 中列出了它們的吸收帶中心波長。在微波範圍內，主要吸收成分是氧氣（波長4 - 6mm）和水汽（波長1.35cm 和 1.6mm附近）。

氧分子具有磁偶極矩，水分子具有剩餘電偶極矩。在電磁場的作用下，當電磁波的頻率與分子轉動能級躍遷頻率一致時，分子吸收電磁波的能量，其轉動能級由低向高躍遷，形成共振吸收。在分子碰撞的情況下，這種共振吸收譜線不是頻率單一的譜線，而是有一定的頻譜寬度。這樣，氧和水汽不僅激烈地吸收頻率與吸收譜線中心頻率十分相近的電磁波，也會吸收頻率不一致的電磁波。

大氣吸收係數

光輻射在通過大氣到達被照面的過程中，大氣對光輻射的吸收、散射及反射作用造成光輻射的削弱，光輻射這種削弱程度叫做大氣吸收係數。大氣吸收係數可以用圖2 中式（1）表示

圖2 大氣吸收係數

研究進展

對上述大氣吸收已提出很多理論模式和近似計算方法，例如周期帶模式、隨機帶模式等。隨著計算機技術的日益發展，已有人嘗試對真實大氣中的吸收氣體成分進行逐線計算。