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大气窗

大气窗所属现代词,指的是大气窗区,指太阳辐射能够较好地穿透大气的一些波段,包括可见光窗区、红外窗区和射电窗区。

目录

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1 概述
2 特性
3 意义

大气窗 - 概述

大气窗(atmospheric windows)即大气窗区,指太阳辐射能够较好地穿透大气的一些波段。显然大气中各种成分在大气窗区都没有显著的吸收,好象大气对这些波段打开了窗口。窗区可按所属波长进行划分,在光波范围内可分为可见光窗区和红外窗区。0.3-0.7μm的可见光窗区是我们视觉可以直接感受到的,它使我们得到太阳的光和热。主要的红外窗区在8-13μm波段,比较宽,此区中除9.6μm为臭氧吸收带外并无其它重大吸收;当然在近红外和远红外区中,吸收线附近的间隙内还有一些较窄的窗区。大气窗区在大气辐射和遥感探测方面具有重要意义,遥感探测波长往往选在这些窗区内。同时也要研究窗区的衰减机制和透过率。

大气窗户的光谱段主要有:

0.3——1.3μm,即紫外、可见光、近红外波段。

1.5——1.8μm和2.0——3.5μm,即近、中红外波段。

3.5——5.5μm,即中红外波段。

8——14μm,即远红外波段。

0.8——2.5cm,即微波波段。

大气窗 - 特性

电磁波辐射能够较好地穿透大气的一些波段。包括可见光窗区、红外窗区和射电窗区。

可见光窗区波长为0.3~0.7微米的可见光波段,能够穿透大气被人们的视觉直接感受到。这波长范围的辐射,大气吸收很少,主要因大气分子和气溶胶的散射而衰减(见大气散射)。一些激光发射波长位于可见光窗区,如0.4880微米(氩离子激光)、0.6328微米(氦氖激光)、0.6943微米(红宝石激光)等波长都没有显著的吸收。但也可能存在少数的吸收线,如红宝石激光要注意避开0.69438微米的水汽吸收线。

红外窗区在红外波段,大气中的主要吸收成分是水汽、二氧化碳和臭氧,其中尤以水汽为最重要。水汽在1.1、1.4、1.9、2.7、6.3微米附近和13微米以上有一系列吸收带。二氧化碳的吸收带中心位于2.7、4.3和14.7微米附近。臭氧的吸收带中心位于4.7、9.6和4.1微米附近(见大气吸收光谱)。这些吸收带间的空隙形成一些红外窗区,如1.05、1.25、1.65、2.3、3.8、4.0微米附近,但最主要的红外窗区是8~13微米波段,它比较宽,而且除9.6微米臭氧吸收带外,别无其他强烈的吸收。红外窗区中的常用激光发射波长有1.06微米(钇铝石榴石激光和钕玻璃激光)和10.6微米(二氧化碳激光),都是透过率很好的波段。在红外波段,大气分子和气溶胶的散射衰减比可见光窗区要小得多。

射电窗区波长在1毫米(300兆赫)至30米(10兆赫)的电磁波能较好地穿透大气。此窗区的短波端,属微波范围,称为微波窗区。短波端的下限,主要由大气中的氧分子和水汽的吸收以及降水水滴对电磁波的散射和吸收所限制。在窗区内还出现以氧分子吸收为主的2.53毫米和5毫米的吸收带,以及以水汽吸收为主的1.64毫米和1.35厘米的吸收带,为了避开这些吸收带,微波窗区的波长常用3.3毫米、8~9毫米和3厘米等。射电窗区长波端的上限主要由电离层的临界频率所限制,后者与太阳活动、太阳高度角、地理位置等因素有关。通常,频率低于10兆赫的电磁波将不能穿透电离层。

大气窗 - 意义

大气窗区在大气辐射和遥感探测方面都具有重要意义,例如可见光窗区使我们能得到太阳的光和热,用于可见光摄影;红外窗区被广泛地用作热成像遥感,常用的卫星云图就利用红外窗区进行“拍摄”;气象雷达和卫星通信的波长都选在射电窗区。为了发展卫星遥感技术,大气窗区衰减机制和透过率的研究具有很大的重要性。

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