Ατμοσφαιρικό παράθυρο
Το ατμοσφαιρικό παράθυρο είναι ένα εύρος μηκών κύματος ή, αναλογικά, συχνοτήτων του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που μπορούν να διαπεράσουν την ατμόσφαιρα της Γης. Το οπτικό παράθυρο, το παράθυρο υπέρυθρης ακτινοβολίας και το ραδιοπαράθυρο είναι τα τρία κύρια ατμοσφαιρικά παράθυρα.[2] Καθώς η εισερχόμενη στην ατμόσφαιρα ηλεκτρομαγνητική ενέργεια του Ηλίου και η εκλυόμενη από τη γήινη επιφάνεια με κατεύθυνση προς το διάστημα θερμική ακτινοβολία διέρχονται από τα ατμοσφαιρικά παράθυρα, αυτά καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό το ενεργειακό ισοζύγιο της Γης.[3] Περαιτέρω, επιστημονικοί κλάδοι όπως η παρατηρησιακή αστροφυσική και τεχνολογικές εφαρμογές όπως η τηλεπισκόπηση και οι τηλεπικοινωνίες είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με τα ατμοσφαιρικά παράθυρα.
Σε κάποιες πηγές, κυρίως στις σχετιζόμενες με τη μελέτη του φαινομένου του θερμοκηπίου, παρατηρείται συνωνυμία των όρων ατμοσφαιρικό παράθυρο και παράθυρο υπερύθρων, καθώς, σε αυτό το πλαίσιο, το παράθυρο υπερύθρων εξετάζεται ως η βασική δίοδος διαφυγής ενός μέρους της εξερχόμενης θερμικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από τη γήινη επιφάνεια.[4][5] Ωστόσο, σε άλλους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας, για παράδειγμα στη ραδιοαστρονομία[6] και την τηλεπισκόπηση,[7] ο όρος χρησιμοποιείται ως υπερώνυμο, όπως συμβαίνει και στο παρόν λήμμα.
Ρόλος στο ενεργειακό ισοζύγιο της Γης
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Τα ατμοσφαιρικά παράθυρα, ειδικά το οπτικό και των υπερύθρων, καθορίζουν την κατανομή των ενεργειακών ροών και των θερμοκρασιών στο ενεργειακό ισοζύγιο της Γης. Εξαρτώνται από τη νεφοκάλυψη, τους ατμοσφαιρικούς υδρατμούς, τη συγκέντρωση των αερίων του θερμοκηπίου και άλλων συστατικών της γήινης ατμόσφαιρας.[8]
Από τον μέσο όρο των 340 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο (W/m2) ηλιακής ακτινοβολίας που μετριέται στα μέγιστα ύψη της γήινης ατμόσφαιρας, περίπου τα 200 W/m2 φτάνουν στην επιφάνεια του πλανήτη, διερχόμενα μέσω των ατμοσφαιρικών παραθύρων, κυρίως μέσα από το οπτικό και το υπέρυθρων. Περαιτέρω, ανάλογα με την πλανητική νεφοκάλυψη, περίπου 80-100 W/m 2 εξέρχονται στο διάστημα μέσω του παραθύρου υπερύθρων. Περίπου το μισό αυτής της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας προέρχεται από τη γήινη επιφάνεια, με το μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου να εκπέμπεται από τις χαμηλότερες περιοχές της ατμόσφαιρας. Αντίστοιχα, μέσω του παραθύρου υπερύθρων κατευθύνεται προς τη γήινη επιφάνεια ένα τμήμα της θερμικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται στις ψυχρότερες ανώτερες περιοχές της ατμόσφαιρας.[3]
Η έννοια του «παραθύρου» είναι χρήσιμη για τη σκιαγράφηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της ατμοσφαιρικής ενεργειακής ανταλλαγής. Ωστόσο, για μια αυστηρή ποσοτική ανάλυση των συναφών φαινομένων απαιτείται ο προσδιορισμός των συντελεστών απορρόφησης, εκπομπής και σκέδασης του ατμοσφαιρικού μέσου.[9]
Λοιπές εφαρμογές
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Στην αστρονομία
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Μέχρι τη δεκαετία του 1940, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούσαν οπτικά τηλεσκόπια για την παρατήρηση μακρινών αστρονομικών αντικειμένων των οποίων η ακτινοβολία έφτανε στην επιφάνεια της Γης μέσω του οπτικού παραθύρου. Περαιτέρω, τα ραδιοτηλεσκόπια, βασικά όργανα της ραδιοαστρονομίας, η οποία εξεπέκτεινε τα όρια της παρατηρησιακής αστροφυσικής, ανιχνεύουν σήματα που διέρχονται μέσω του ραδιοπαραθύρου.[10]
Στις τηλεπικοινωνίες
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τα ατμοσφαιρικά παράθυρα για τη μετάδοση και λήψη σημάτων, καθώς οι ζεύξεις δορυφόρου-εδάφους βρίσκονται σε συχνότητες που εμπίπτουν στο φασματικό εύρος των ατμοσφαιρικών παραθύρων.[11][12] Αντιθέτως, τα ραδιόφωνα βραχέων κυμάτων χρησιμοποιούν ραδιοκύματα τα οποία ανακλώνται από την ατμόσφαιρα προς την επιφάνεια της Γης χωρίς να διαφεύγουν στο διάστημα μέσω του ραδιοπαραθύρου.[13]
Στην τηλεπισκόπηση
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Τόσο η ενεργητική —εκπομπή σήματος από δορυφόρο ή αεροσκάφος, ανίχνευση ανάκλασής του από αισθητήρα— όσο και η παθητική —ανίχνευση ανάκλασης του ηλιακού φωτός— τηλεπισκόπηση λειτουργούν με εύρη μήκους κύματος που εμπεριέχονται στα ατμοσφαιρικά παράθυρα.[14]
Παραπομπές
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- ↑ «The Atmospheric Window» (στα Αγγλικά). National Oceanographic and Atmospheric Administration. Ανακτήθηκε στις 28 Οκτωβρίου 2022.
- ↑ «Introduction to the Electromagnetic Spectrum | Science Mission Directorate». science.nasa.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 28 Δεκεμβρίου 2021.
- ↑ 3,0 3,1 Kiehl, J. T.; Trenberth, Kevin E. (1 February 1997). «Earth's Annual Global Mean Energy Budget» (στα αγγλικά). Bulletin of the American Meteorological Society 78 (2): 197–208. doi:. Bibcode: 1997BAMS...78..197K.
- ↑ Cotton, William R.· Pielke, Roger A. (2007). Human impacts on weather and climate (στα Αγγλικά). Cambridge: Cambridge University Press. σελ. 180. ISBN 978-0-521-84086-6.
- ↑ Rohli, Robert V· Vega, Anthony J (2012). Climatology (στα Αγγλικά). Sudbury, MA: Jones & Bartlett Learning. σελ. 287. ISBN 978-0-7637-9101-8.
- ↑ Burke, Bernard F. (2019). An introduction to radio astronomy (στα Αγγλικά). Cambridge: Cambridge University Press. σελ. 5. ISBN 978-1-107-18941-6.
- ↑ Joseph, George (2005). Fundamentals of remote sensing (στα Αγγλικά). Hyderabad: Universities Press, India. σελ. 43. ISBN 978-81-7371-535-8.
- ↑ US Department of Commerce, NOAA. «The Earth-Atmosphere Energy Balance». www.weather.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 29 Δεκεμβρίου 2021.
- ↑ «Remote Sensing: Absorption Bands and Atmospheric Windows» (στα Αγγλικά). NASA Earth Observatory. 17 Σεπτεμβρίου 1999. Ανακτήθηκε στις 28 Οκτωβρίου 2022.
- ↑ Wilson, Thomas (2016). Tools of Radio Astronomy (στα Αγγλικά). Springer-Verlag GmbH. σελίδες 1–2. ISBN 978-3-662-51732-1.
- ↑ Banerjee, P. (2017). Satellite communication (στα Αγγλικά). Νέο Δελχί: Prentice-Hall of India. σελ. 181. ISBN 978-81-203-5299-5.
- ↑ Ngan, King N. (2001). Video Coding for Wireless Communication Systems (στα Αγγλικά). CRC Press. σελ. 183. ISBN 978-1-4822-9009-7.
- ↑ Nyre, Lars (2 Ιουνίου 2009). Sound Media: From Live Journalism to Music Recording (στα Αγγλικά). Routledge. σελ. 147. ISBN 978-1-135-25377-6.
- ↑ Dwivedi, Ravi Shankar (2017). Remote sensing of soils (στα Αγγλικά). Srpinger-Verlag GmbH. σελ. 13. ISBN 978-3-662-53738-1.