Atmosfærisk vindue

I meteorologi og fjernmåling er et atmosfærisk vindue et bølgelængdeinterval i det elektromagnetiske strålingsspektrum (f.eks. Synligt lys ), for hvilket jordens atmosfære stort set er gennemtrængelig ( gennemsigtig ).

Atmosfærens permeabilitet for elektromagnetisk stråling af forskellige bølgelængder. Det gule område kaldes det atmosfæriske vindue. I dette område er atmosfæren gennemtrængelig for IR -stråling.

Illustration af atmosfæriske vinduer eller atmosfæriske absorptionsbånd for en større del af det elektromagnetiske strålingsspektrum.

Gasblandingen i atmosfæren, luften, indeholder forskellige gasser ( ozon , kuldioxid , vanddamp osv.), Der absorberer eller sprederelektromagnetisk stråling afhængigt af deres bølgelængde. Dette har indflydelse på energibalancen og som følge heraf temperaturerne på jorden ved at beskytte farlige stråledoser for livet på jorden og observerbarheden af ​​kilder til elektromagnetiske bølger uden for atmosfæren.

Energibalance og drivhuseffekt

Med sit lys af alle udsendte bølgelængder forsyner solen jorden med meget varme. Jorden udsender igen elektromagnetiske bølger med længere bølgelængder som et sort legeme. Kun en del af jordens varmestråling i IR -området kan trænge udad, resten er spredt tilbage. På grund af denne drivhuseffekt er gennemsnitstemperaturen på jordoverfladen højere end uden en atmosfære, temperaturforskellen afhænger af densitet og sammensætning af atmosfæren. Det vigtigste bølgelængdeområde er vist med gult på det tilstødende billede, fordi jorden, der er omkring 300 K, stråler særligt stærkt her. ^{[1] [2] [3] [4] [5]}

Absorption af UV -stråling i ozonlaget

Ozon i det stratosfæriske ozonlag absorberer kortbølget UV-stråling i bølgelængdeområdet under 300 nanometer praktisk talt fuldstændigt, så denne højenergi-UV-stråling ikke kan trænge ind i jordens overflade. Dette er af stor betydning for livet på jorden, da såkaldt hård UV-stråling har en kræftfremkaldende og mutagen virkning på organismer. For høj kræftfrekvens er umiddelbart dødelig for overlevelse af højere dyrearter; for høj mutationsrate sætter alle former for liv i fare. For at undgå disse risici udsætter australierne, der er særlig påvirket af udtyndingen af ​​ozonlaget (se også: ozonhul ) ikke deres hud for direkte sollys. Da ozonet fuldstændigt absorberer UV -strålingen mellem ca. 200 og 300 nanometer, repræsenterer dette bølgelængdeinterval ikke et atmosfærisk vindue, men et absorptionsbånd , modstykket til det atmosfæriske vindue.

Atmosfæriske vinduer

Bølgelængdefordelingen af ​​strålingen fra solen adskiller sig fra den infrarøde stråling, da den udstråles fra jorden (her som et eksempel på tre temperaturværdier af jorden). Nedenfor vises hvilke dele af atmosfæren, der filtrerer ud, hvilket spektralområde.

Bølgelængdeintervaller, der knap eller slet ikke absorberes og spredes af de atmosfæriske gasser, kaldes atmosfæriske vinduer.

Optisk vindue

Atmosfæren er næsten gennemsigtig for både synligt lys og nær infrarød stråling. Dette gør det muligt for solstråling i dette bølgelængdeområde at nå jordens overflade i store mængder. Disse bølgelængder udsendes særligt intenst af 5800 K solen. Uden dette atmosfæriske vindue ville intet fotosyntese -baseret liv - som vi kender det - være muligt på jorden, da intet lys ville nå jordens overflade, hvis strålingen blev stærkt absorberet og spredt af molekylerne i de atmosfæriske gasser i dette bølgelængdeinterval.

Yderligere atmosfæriske vinduer, der er mindre vigtige for fotosyntesen, er i de omtrentlige bølgelængdeområder fra 750 til 850 nanometer, fra 950 til 1100 nanometer, fra 1200 til 1300 nanometer, fra 1500 til 1700 nanometer og fra 2100 til 2400 nanometer.

Astronomisk vindue

Det optiske vindue gør det muligt for den observerende astronomi at observere astronomiske objekter inden for synligt lys og i det nær infrarøde radiovindue tillader observation af astronomiske objekter med metoder til radioastronomi fra jorden. Sidstnævnte omfatter frekvenser fra 15 MHz til 100 GHz, hvilket svarer til bølgelængder fra 20 m ned til et par millimeter.

Weblinks

• Remote Sensing: Absorptionsbånd og atmosfæriske vinduer. I: Earth Observatory. NASA, adgang til 12. juni 2012 .  
• IR atmosfæriske vinduer. I: Cool Cosmos. Center for infrarød behandling og analyse og SIRTF Science Center (NASA), adgang 14. juni 2016 .  

Individuelle beviser

1. ↑ GW Paltridge, CMR Platt: Radiative Processes in Meteorology and Climatology. Elsevier, Amsterdam / Oxford / New York 1976, ISBN 0-444-41444-4 , s. 139-140, 144-147, 161-164.
2. ^ RM Goody, YL Yung: Atmosfærisk stråling. Teoretisk grundlag. 2. udgave. Oxford University Press, New York 1989, ISBN 0-19-505134-3 , s. 201-204.
3. ^ KN Liou: En introduktion til atmosfærisk stråling. 2. udgave. Academic Press, Elsevier, Amsterdam 2002, ISBN 0-12-451451-0 , s.119 .
4. ^ R. Stull: Meteorologi, for forskere og ingeniører. Brooks / Cole, Delmont CA, 2000, ISBN 0-534-37214-7 , s. 402.
5. ^ JT Houghton: Atmosfærernes fysik. 3. Udgave. Cambridge University Press, Cambridge UK, 2002, ISBN 0-521-80456-6 , s. 50, 208.