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大气窗区（大气窗区）

105次浏览 | 更新时间：2023-07-18

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大气窗区是物理学中关于电磁波辐射的概念，指的是某些波段的电磁辐射能够自由传播并通过大气层而不会被大气层中的气体分子吸收或散射的区域。具体来说，大气窗区分为可见光窗区和高能射线窗区。可见光窗区是指波长在400纳米到700纳米之间的电磁波，这个波段能够通过大气层中的氧气和氮气分子，因此在大气层中的传播损失较小。而高能射线窗区则是指能量在100千电子伏特到100兆电子伏特之间的电磁波，这个波段能够通过大气层中的臭氧和氧气分子，因此在大气层中的传播损失也较小。大气窗区在物理学和气象学的研究中都有很重要的应用，例如在气象学中，通过观测可见光窗区的辐射可以了解大气中的气体成分和温度分布情况，而在物理学中，大气窗区则是很多遥感测量和通信技术的关键。

大气窗区

是一个物理学上的专业术语，关于电磁波辐射的概念，分为可见光窗区等三个区。

基本信息

外文名

atmospheric window

定义

电磁波辐射能够穿透大气的波段

应用

卫星云图、气象雷达等

正文

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吉赫）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（见大气的微波吸收）。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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