Légkör hatása, ablakok
A Nap felől érkező elektromágneses sugárzás bizonyos hullámhosszai áthatolnak a légkörön, bizonyos hullámhosszak pedig elnyelődnek. Azokat a hullámhossztartományokat, amelyeken a légkör átlátszó ablakoknak nevezzük. Az elnyelődést a légkör állandó és változó gázaival, összetevőivel való reakció okozza. Vannak vékony spektrumvonalak (sávos nyelés) és szélesebb hullámhossztatományok, amelyeken a légkör átlátszatlan. Ilyen tartomány például a 380 nm-nél rövidebb tartomány.
Optikai ablak
Az optikai ablak a 380 nm-től a 1300 nm-ig tartó hullámhossztartomány. (Ennek
alsó része, 380nm-től 720 nm-ig a látható tartomány, felső része a közeli
infravörös tartomány.) Ebben a hullámhossztartományban a légkör átlátszó. Ebbe a
hullámhossztartományba esik a Nap spektrális
teljesítményének a maximuma, és a kisugárzott teljesítmény fele.
Az ebben a hullámhossztartományban érkező sugárzás a tiszta légkör részecskéin
főleg szóródást szenved. A légköri gázok molekuláin, (amelyeknek mérete 2
nagyságrenddel kisebb a látható fény hullámhosszánál) a fény
Rayleigh-szórást szenved. A szóródás mértéke fordítottan arányos a fény
hullámhosszának negyedik hatványával. Emiatt a kék fény, amelynek hullámhossza
csaknem a fele a vörös fény hullámhosszának 16-szor jobban szóródik. Ez okozza
az égbolt kék színét, valamint a lenyugvó nap vörös színét.
A légkörben levő aeroszolon, vízcseppecskéken, jégkristályokon (amelyeknek a
mérete többnyire jóval nagyobb a fény hullámhosszánál) a fény Mie-szórást
szenved. Mivel ezek a részecskék egyformán szórnak minden hullámhosszuságú fényt,
ezért a felhők oldalról fehér színűnek látszódnak.
Infravörös ablak
A közepes és termális infravörösben a 3-5μm
és a 8-15μm hullámhossztartományok átlátszóak. A
8-15μm hullámhossztatomány jelentősége az, hogy
ebbe a hullámhossztartományba esik a tipikus földfelszíni testek (283K)
hőmérsékleti sugárzásának maximuma (10μm).
Az ablak jelentősége, hogy a Földről a világűr felé távozó energia nagyrésze
ezen a hullámhossztartományon, sugárzással távozok. A légkör bizonyos változó
összetevőjű gázai, a széndioxid és a metán azonban a légkört ebben tartományban
átlátszatlanná teszik. Igy az optikai ablakon bejövő energia nem tud az
infravörös ablakban a világűrbe távozni, így a Föld felmelegszik.Ez az
üvegházhatás.
Az infravörös ablakoknak az a jelentősége a távérzékelésben, hogy ezekben az ablakokban elhelyezett szenzorokkal lehet a Föld által kibocsájtott sugárzást mérni, és ebből a tengerek és a felszín hőmérsékletét meghatározni.
Rádió ablak
A XX. század elején, a rádiózás kezdetén
észrevették, hogy a hosszúhullámok a földfelszínt követve "bekanyarodnak,"
alkalmasak a kontinensek közötti rádiózásra, ezért ezeket fenntartották katoni
célra.
A nagyon alacsony frekvenciájú jelek (például a villámok keltette impulzusok
alacsonyfrekvenciás összetevői) kiléphetnek az ionoszférába és a
magnetoszférába, ahol a terjedésüket elsősorban a mágneses tér jelenléte
határozza meg. Ezek a jelek az erővonalakat követve visszajuthatnak a
földfelszinre, ahol ezeket észlelhetjük, ezek a whisztlerek (a hangfrekvenciás
jelet hangszóróra kapcsolva füttyszerű hangot hallunk).
A középhullámot alkalmasnak találták a műsorszórásra, a rövidhullámokat pedig az
amatőrök kapták meg. Meglepődve tapasztalták, hogy rövidhullámon is lehetséges a
kontinensek közötti rádiózás, mivel a rádióhullámok a felső légkör tetejéről
visszaverődnek (Ez vezetett az ionoszféra felfedezéséhez.)
A méternél rövidebb hullámok azonban a légkörön és az ionoszférán áthatolnak, ez
teszi lehetővé rádiócsillagászatot, a műholdas adatok lesugárzását a földre
(telemetria) és az műholdas radarok és a GPS működését.