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大氣窗口（天體輻射中能穿透大氣的波段）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-16

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大氣窗口

天體輻射中能穿透大氣的波段

電磁波通過大氣層較少被反射、吸收和散射，而那些透射率高的波段稱為大氣窗口。通常把太陽光透過大氣層時(shí)透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有：微波波段（0.3~10GHz/0.03-1m），熱紅外波段（8~14um），中紅外波段（3.5~5.5um），近紫外、可見光和近紅外波段（0.3~1.3um,1.5~1.9um）。

基本信息

中文名	大氣窗口
外文名	atmospheric window
方式	較少被反射、吸收和散射
通過	大氣層
中紅外波段	3.5~5.5um

基本介紹

太陽光在穿過大氣層時(shí)，會(huì)受到大氣層對(duì)太陽光的吸收和散射影響，因而使透過大氣層的太陽光能量受到衰減。但是大氣層對(duì)太陽光的吸收和散射影響隨太陽光的波長而變化。

吸收和反射

穿透大氣的一些波段

大氣窗口（atmospheric window）

指天體輻射中能穿透大氣的一些波段。由于地球大氣中的各種粒子對(duì)輻射的吸收和反射，只有某些波段范圍內(nèi)的天體輻射才能到達(dá)地面。按所屬范圍不同分為光學(xué)窗口、紅外窗口和射電窗口。

分類

光學(xué)窗口

可見光波長約300～700nm。波長短于300nm的天體紫外輻射，在地面上幾乎觀測不到，因?yàn)?00～300nm的紫外輻射被大氣中的臭氧層吸收，只能穿透到約50公里高度處；100～200nm的遠(yuǎn)紫外輻射被氧分子吸收，只能到達(dá)約100公里的高度；而大氣中的氧原子、氧分子、氮原子、氮分子則吸收了波長短于100nm的輻射。300～700nm的輻射受到的選擇吸收很小，主要因大氣散射而減弱。

紅外窗口

水汽分子是紅外輻射的主要吸收體。較強(qiáng)的水汽吸收帶位于0.71～0.735μ（微米），0.81～0.84μ，0.89～0.99μ，1.07～1.20μ，1.3～1.5μ，1.7～2.0μ，2.4～3.3μ，4.8～8.0μ。在13.5～17μ處出現(xiàn)二氧化碳的吸收帶。這些吸收帶間的空隙形成一些紅外窗口。其中最寬的紅外窗口在8～13μ處（9.5μ附近有臭氧的吸收帶）。17～22μ是半透明窗口。22μ以后直到1毫米波長處，由于水汽的嚴(yán)重吸收，對(duì)地面的觀測者來說完全不透明。但在海拔高、空氣干燥的地方，24.5～42μ的輻射透過率達(dá)30～60%。在海拔3.5公里高度處，能觀測到330～380μ、420～490μ、580～670μ（透過率約30%）的輻射，也能觀測到670～780μ（約70%）和800～910μ（約85%）的輻射。

射電窗口

這個(gè)波段的上界變化于15～200米之間，視電離層的密度、觀測點(diǎn)的地理位置和太陽活動(dòng)的情況而定（見大氣射電窗）。

常用大氣窗口

由于大氣對(duì)電磁波散射和吸收等因素的影響，使一部分波段的太陽輻射在大氣層中的透過率很小或根本無法通過。電磁波輻射在大氣傳輸中透過率較高的波段稱為大氣窗口。為了利用地面目標(biāo)反射或輻射的電磁波信息成像，遙感中對(duì)地物特性進(jìn)行探測的電磁波“通道”應(yīng)選擇在大氣窗口內(nèi)。目前在遙感中使用的一些大氣窗口為：

1、0.3～1.155μm，包括部分紫外光、全部可見光和部分近紅外，即紫外、可見光、近紅外波段。這一波段是攝影成像的最佳波段，也是許多衛(wèi)星遙感器掃描成像的常用波段。比如，Landsat衛(wèi)星的TM的1～4波段；SPOT衛(wèi)星的HRV波段等。其中：0.3～0.4μm，透過率約為70%；0.4~0.7μm，透過率大于95%；0.7~1.1μm，透過率約為80%。

2、1.4~1.9μm，近紅外窗口，透過率為60%~95%，其中1.55~1.75μm透過率較高。該波段在白天日照條件好的時(shí)候掃描成像常用這些波段。比如，TM的5、7b波段等用以探測植物含水量以及云、雪或用于地質(zhì)制圖等。

3、2.0~2.5μm，近紅外窗口，透過率約80%。

4、3.5~5.0μm，中紅外窗口，透過率為60%~70%。該波段物體的熱輻射較強(qiáng)。這一區(qū)間除了地面物體反射太陽輻射外，地面物體自身也有長波輻射。比如，NOVV衛(wèi)星的AVHRR 遙感器用3.55~3.93μm探測海面溫度，獲得晝夜云圖。

5、8.0~14.0μm，熱紅外窗口，透過率約80%。主要來自物體熱輻射的能量，適于夜間成像，測量探測目標(biāo)的地物溫度。

6、1.0~1.8mm，微波窗口，透過率約35%~40%。

7、2.0~5.0mm，微波窗口，透過率約50%~70%。

8、8.0~1000.0mm，微波窗口，透過率約100%。由于微波具有穿云透霧的特性，因此具有全天候、全天時(shí)的工作特點(diǎn)。而且由前面的被動(dòng)遙感波段過渡到微波的主動(dòng)遙感波段。

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