大气窗口

穿透大气的一些波段

大气窗口（atmospheric window）

指天体辐射中能穿透大气的一些波段。由于地球大气中的各种粒子对辐射的吸收和反射，只有某些波段范围内的天体辐射才能到达地面。按所属范围不同分为光学窗口、红外窗口和射电窗口。

大气窗口光学窗口

可见光波长约300～700nm。波长短于300nm的天体紫外辐射，在地面上几乎观测不到，因为200～300nm的紫外辐射被大气中的臭氧层吸收，只能穿透到约50公里高度处；100～200nm的远紫外辐射被氧分子吸收，只能到达约100公里的高度；而大气中的氧原子、氧分子、氮原子、氮分子则吸收了波长短于100nm的辐射。300～700nm的辐射受到的选择吸收很小，主要因大气散射而减弱。

大气窗口红外窗口

水汽分子是红外辐射的主要吸收体。较强的水汽吸收带位于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处出现二氧化碳的吸收带。这些吸收带间的空隙形成一些红外窗口。其中最宽的红外窗口在8～13μ处（9.5μ附近有臭氧的吸收带）。17～22μ是半透明窗口。22μ以后直到1毫米波长处，由于水汽的严重吸收，对地面的观测者来说完全不透明。但在海拔高、空气干燥的地方，24.5～42μ的辐射透过率达30～60%。在海拔3.5公里高度处，能观测到330～380μ、420～490μ、580～670μ（透过率约30%）的辐射，也能观测到670～780μ（约70%）和800～910μ（约85%）的辐射。

大气窗口射电窗口

这个波段的上界变化于15～200米之间，视电离层的密度、观测点的地理位置和太阳活动的情况而定（见大气射电窗）。

常用大气窗口

由于大气对电磁波散射和吸收等因素的影响，使一部分波段的太阳辐射在大气层中的透过率很小或根本无法通过。电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口。为了利用地面目标反射或辐射的电磁波信息成像，遥感中对地物特性进行探测的电磁波“通道”应选择在大气窗口内。目前在遥感中使用的一些大气窗口为：

1、0.3～1.155μm，包括部分紫外光、全部可见光和部分近红外，即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星遥感器扫描成像的常用波段。比如，Landsat卫星的TM的1～4波段；SPOT卫星的HRV波段等。其中：0.3～0.4μm，透过率约为70%；0.4~0.7μm，透过率大于95%；0.7~1.1μm，透过率约为80%。

2、1.4~1.9μm，近红外窗口，透过率为60%~95%，其中1.55~1.75μm透过率较高。该波段在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段。比如，TM的5、7b波段等用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图等。

3、2.0~2.5μm，近红外窗口，透过率约80%。

4、3.5~5.0μm，中红外窗口，透过率为60%~70%。该波段物体的热辐射较强。这一区间除了地面物体反射太阳辐射外，地面物体自身也有长波辐射。比如，NOVV卫星的AVHRR遥感器用3.55~3.93μm探测海面温度，获得昼夜云图。

5、8.0~14.0μm，热红外窗口，透过率约80%。主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量探测目标的地物温度。

6、1.0~1.8mm，微波窗口，透过率约35%~40%。

7、2.0~5.0mm，微波窗口，透过率约50%~70%。

8、8.0~1000.0mm，微波窗口，透过率约100%。由于微波具有穿云透雾的特性，因此具有全天候、全天时的工作特点。而且由前面的被动遥感波段过渡到微波的主动遥感波段。

太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。

大气窗口主要与路程中的水蒸气、CO2及臭氧的含量有关，因此在不同的高程及不同的地区大气窗口的宽度及透射率是有差别的。

大气窗口通常是根据主要透明区的区界划分。在短波、中波、长波谱段，主要的大气窗口分别为0.7~2.5μm，3~5μm，8~14μm 。

红外辐射大气窗口是指大气对不同波长的红外辐射具有不同的透过率，其中透过率较高的波段范围称为大气窗口。