大氣窗
作者：WERY
更新時間：2025-10-28
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大氣窗即大氣窗區(qū)，指太陽輻射能夠較好地穿透大氣的一些波段，包括可見光窗區(qū)、紅外窗區(qū)和射電窗區(qū)。
概述
大氣窗（atmospheric windows)即大氣窗區(qū)，指太陽輻射能夠較好地穿透大氣的一些波段。顯然大氣中各種成分在大氣窗區(qū)都沒有顯著的吸收，好象大氣對這些波段打開了窗口。窗區(qū)可按所屬波長進行劃分，在光波范圍內(nèi)可分為可見光窗區(qū)和紅外窗區(qū)。0．3－0.7μm的可見光窗區(qū)是我們視覺可以直接感受到的，它使我們得到太陽的光和熱。主要的紅外窗區(qū)在8-13μm波段，比較寬，此區(qū)中除9．6μm為臭氧吸收帶外并無其它重大吸收；當然在近紅外和遠紅外區(qū)中，吸收線附近的間隙內(nèi)還有一些較窄的窗區(qū)。大氣窗區(qū)在大氣輻射和遙感探測方面具有重要意義，遙感探測波長往往選在這些窗區(qū)內(nèi)。同時也要研究窗區(qū)的衰減機制和透過率。
特性
電磁波輻射能夠較好地穿透大氣的一些波段。包括可見光窗區(qū)、紅外窗區(qū)和射電窗區(qū)。
可見光窗區(qū)波長為0.3～0.7微米的可見光波段，能夠穿透大氣被人們的視覺直接感受到。這波長范圍的輻射，大氣吸收很少，主要因大氣分子和氣溶膠的散射而衰減（見大氣散射）。一些激光發(fā)射波長位于可見光窗區(qū)，如0.4880微米（氬離子激光）、0.6328微米（氦氖激光）、0.6943微米（紅寶石激光）等波長都沒有顯著的吸收。但也可能存在少數(shù)的吸收線，如紅寶石激光要注意避開0.69438微米的水汽吸收線。
紅外窗區(qū)在紅外波段，大氣中的主要吸收成分是水汽、二氧化碳和臭氧，其中尤以水汽為最重要。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帶。二氧化碳的吸收帶中心位于2.7、4.3和14.7微米附近。臭氧的吸收帶中心位于4.7、9.6和4.1微米附近（見大氣吸收光譜）。這些吸收帶間的空隙形成一些紅外窗區(qū),如1.05、1.25、1.65、2.3、3.8、4.0微米附近，但最主要的紅外窗區(qū)是8～13微米波段,它比較寬，而且除9.6微米臭氧吸收帶外,別無其他強烈的吸收。紅外窗區(qū)中的常用激光發(fā)射波長有1.06微米（釔鋁石榴石激光和釹玻璃激光）和10.6微米(二氧化碳激光)，都是透過率很好的波段。在紅外波段，大氣分子和氣溶膠的散射衰減比可見光窗區(qū)要小得多。
射電窗區(qū)波長在1毫米（300兆赫）至30米（10兆赫）的電磁波能較好地穿透大氣。此窗區(qū)的短波端，屬微波范圍,稱為微波窗區(qū)。短波端的下限,主要由大氣中的氧分子和水汽的吸收以及降水水滴對電磁波的散射和吸收所限制。在窗區(qū)內(nèi)還出現(xiàn)以氧分子吸收為主的2.53毫米和5毫米的吸收帶,以及以水汽吸收為主的1.64毫米和1.35厘米的吸收帶，為了避開這些吸收帶，微波窗區(qū)的波長常用3.3毫米、8～9毫米和3厘米等。射電窗區(qū)長波端的上限主要由電離層的臨界頻率所限制，后者與太陽活動、太陽高度角、地理位置等因素有關(guān)。通常，頻率低于10兆赫的電磁波將不能穿透電離層。
可見光窗區(qū)波長為0.3～0.7微米的可見光波段，能夠穿透大氣被人們的視覺直接感受到。這波長范圍的輻射，大氣吸收很少，主要因大氣分子和氣溶膠的散射而衰減（見大氣散射）。一些激光發(fā)射波長位于可見光窗區(qū)，如0.4880微米（氬離子激光）、0.6328微米（氦氖激光）、0.6943微米（紅寶石激光）等波長都沒有顯著的吸收。但也可能存在少數(shù)的吸收線，如紅寶石激光要注意避開0.69438微米的水汽吸收線。
紅外窗區(qū)在紅外波段，大氣中的主要吸收成分是水汽、二氧化碳和臭氧，其中尤以水汽為最重要。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帶。二氧化碳的吸收帶中心位于2.7、4.3和14.7微米附近。臭氧的吸收帶中心位于4.7、9.6和4.1微米附近（見大氣吸收光譜）。這些吸收帶間的空隙形成一些紅外窗區(qū),如1.05、1.25、1.65、2.3、3.8、4.0微米附近，但最主要的紅外窗區(qū)是8～13微米波段,它比較寬，而且除9.6微米臭氧吸收帶外,別無其他強烈的吸收。紅外窗區(qū)中的常用激光發(fā)射波長有1.06微米（釔鋁石榴石激光和釹玻璃激光）和10.6微米(二氧化碳激光)，都是透過率很好的波段。在紅外波段，大氣分子和氣溶膠的散射衰減比可見光窗區(qū)要小得多。
射電窗區(qū)波長在1毫米（300兆赫）至30米（10兆赫）的電磁波能較好地穿透大氣。此窗區(qū)的短波端，屬微波范圍,稱為微波窗區(qū)。短波端的下限,主要由大氣中的氧分子和水汽的吸收以及降水水滴對電磁波的散射和吸收所限制。在窗區(qū)內(nèi)還出現(xiàn)以氧分子吸收為主的2.53毫米和5毫米的吸收帶,以及以水汽吸收為主的1.64毫米和1.35厘米的吸收帶，為了避開這些吸收帶，微波窗區(qū)的波長常用3.3毫米、8～9毫米和3厘米等。射電窗區(qū)長波端的上限主要由電離層的臨界頻率所限制，后者與太陽活動、太陽高度角、地理位置等因素有關(guān)。通常，頻率低于10兆赫的電磁波將不能穿透電離層。
意義
大氣窗區(qū)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(qū)使我們能得到太陽的光和熱，用于可見光攝影；紅外窗區(qū)被廣泛地用作熱成像遙感，常用的衛(wèi)星云圖就利用紅外窗區(qū)進行“拍攝”；氣象雷達和衛(wèi)星通信的波長都選在射電窗區(qū)。為了發(fā)展衛(wèi)星遙感技術(shù)，大氣窗區(qū)衰減機制和透過率的研究具有很大的重要性。
