大氣窗

地球輻射能夠較好地穿透大氣的一些波段。

對應這些波段，大氣窗分為可見光窗區、紅外窗區和射電窗區。

基本介紹

• 中文名：大氣窗
• 外文名：atmosphericwindow
• 相關術語：大氣輻射
• 學科分支：大氣物理學

描述

通過大氣的太陽輻射或地球大氣輻射將被大氣中某些氣體所吸收，吸收的程度因波長的不同有著很大的差異：這些輻射在某些波段幾乎被吸收殆盡，就像光通過濃霧；而在另一些波段則暢通無阻，在這些吸收最弱的波段，太陽輻射和地球大氣輻射可以像光通過窗戶那樣透過大氣，這些波段稱做大氣窗。

地球所接受到的太陽輻射能量僅為太陽向宇宙空間放射的總輻射能量的二十億分之一，但卻是地球大氣運動的主要能量源泉，,大氣窗主要出現在強吸收帶或線之間。

分類

（1）可見光窗區

波長為 0.3～0.7 μm的可見光波段，能夠穿透大氣被人們的視覺直接感受到。這波長範圍的輻射，大氣吸收很少，主要因大氣分子和氣溶膠的散射而衰減。一些雷射發射波長位於可見光窗區，如 0.4880 μm（氬離子雷射）、0.6328 μm（氦氖雷射）、0.6943 微米（紅寶石雷射）等波長都沒有顯著的吸收。但也可能存在少數的吸收線，如紅寶石雷射要注意避開 0.69438 μm的水汽吸收線。

（2）紅外窗區

水汽分子是紅外輻射的主要吸收體。較強的水汽吸收帶位於 0.71～0.735微米，0.81～0.84微米，0.89～0.99微米，1.07～1.20微米，1.3～1.5微米，1.7～2.0微米，2.4～3.3微米，4.8～8.0微米。在 13.5～17微米處出現二氧化碳的吸收帶。這些吸收帶間的空隙形成一些紅外視窗。其中最寬的紅外視窗在 8～13微米處。17～22微米是半透明視窗。22微米以後直到 1 毫米波長處，由於水汽的強吸收，對地面的觀測者來說完全不透明。

（3）射電窗區

波長在 1 毫米（300 吉赫）至 30 米（10 兆赫）的電磁波能較好地穿透大氣。此窗區的短波端，屬微波範圍, 稱為微波窗區。在窗區內還出現以氧分子吸收為主的 2.53 mm和 5 mm的吸收帶, 以及以水汽吸收為主的 1.64 mm和 1.35 cm的吸收帶，為了避開這些吸收帶，微波窗區的波長常用 3.3 mm、8～9 mm和 3 cm等 。射電窗區長波端的上限主要由電離層的臨界頻率所限制，後者與太陽活動、太陽高度角、地理位置等因素有關。通常，頻率低於 10 兆赫的電磁波將不能穿透電離層。

套用

大氣窗在大氣輻射和遙感探測方面都具有重要意義，例如可見光窗區使我們能得到太陽的光和熱，用於可見光攝影；紅外窗區被廣泛地用作熱成像遙感，常用的衛星雲圖就利用紅外窗區進行“拍攝”；氣象雷達和衛星通信的波長都選在射電窗區。為了發展衛星遙感技術，大氣窗區衰減機制和透過率的研究具有很大的重要性。