为什么地球科学中的大气窗很重要?

Atmospheric Window

地球的大气窗是什么?

你有没有想过光是如何通过大气层进入地球的?

由于臭氧、水、二氧化碳和大气中的其他分子,这就避免了有害辐射。

因此,我们只能看到电磁(EM)光谱的特定部分。这种现象被称为地球的“大气窗”。

在遥感技术中,传感器被用来捕捉那些特定的光谱带。

空气中的窗户像一幅布满小孔的窗帘

并非所有的电磁波谱都会撞击地球表面。大气吸收阻止特定类型的电磁辐射通过大气。

上层大气阻挡了100%的伽马射线、X射线和大多数紫外线。但请注意可见光是如何自由通过的。我们的眼睛用这种可见光来观察地球上的特征。

Atmospheric Electromagnetic Opacity

大气电磁不透明度

把大气窗想象成 带孔窗帘 . 和具体的 multispectral and hyperspectral bands 可以自由通行。

窗帘(大气窗)阻挡特定波长,如伽马射线。但在现实中,帷幕是水蒸气、臭氧、二氧化碳和大气中的分子。这些阻塞的波长被称为“吸收带”。

窗帘上的孔是“大气窗”,具有特定的电磁波谱带,可以自由通过。在下面的图片中,你可以看到可见光和近红外光几乎是自由通过的。

概括地说, 大气窗 是电磁频谱中可以通过大气传输的部分。而且 吸收带 是电磁频谱中可以通过大气传输的部分。

大气窗对遥感的影响

大气窗口允许特定类型的电磁辐射自由通过。无线电波很容易通过。但X射线不能也被阻挡在吸收带内。

但这和 remote sensing 有什么关系?

工程师在设计传感器时,总是牢记大气窗。他们需要知道哪些光谱带传感器可以测量。

Atmospheric Window

上图显示了地球的“大气窗”。电磁辐射(蓝色)是传感器在地球上能够看到的。

我们的眼睛可以看到红色、绿色和蓝色,这是可见光。健康的植物(或叶绿素)反射更多的绿光。但是,它能吸收更多的红光和蓝光。这就是为什么我们的眼睛看到植物是绿色的。实际上,这是 Normalized Vegetation Difference Index (NDVI)

但工程师们也设计了传感器来探测不可见光。例如,植被反射的近红外(NIR)是肉眼看不见的。但是传感器可以获取这些光谱信息。如果您执行任何类型的 image classification technique ,最有可能使用这些主体。

总之,特殊类型的传感器可以揭示地球特征的新见解,而我们的眼睛却不能。

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让我们总结一下

大气窗是太阳电磁辐射穿透地球大气层的波长。

遥感不仅利用了可见光谱(红、绿、蓝),而且还利用了不可见光。

这就是为什么工程师在设计过程中要记住大气窗。

除非你是一个大气科学家,为什么要测量一些没有到达地球的东西?