大气衰减是指电磁波在大气中传播时发生的能量衰减现象。各种波长的电磁波在大气中传播时,受大气中气体
分子(水蒸汽、
二氧化碳、臭氧等)、水汽凝结物(冰晶、雪、雾等)及悬浮微粒(尘埃、烟、盐粒、微生物等)的吸收和散射作用,形成了电磁波辐射能量被衰减的吸收带。
一般用φ=φ0e^(-σ*x)表示。式中φ小为电磁能辐射至χ处的辐射通量,φ0为χ=0处的辐射通量,χ为辐射能在大气中传播的距离,σ为衰减系数,由吸收系数α和散射系数ν组成。σ=α+ν,α与辐射能的波长、大气的温度、压力和密度有关,ν是波长和散射粒子半径的一个复杂函数,但当粒子的尺度大于波长时(称为无选择性散射),ν与波长无关。大气衰减的程度与电磁波波长有密切关系。能透过大气的电磁波辐射的连续波长区间称为大气窗口。故为减少
电磁波传播的衰减,可根据大气窗口的情况选择适当波长的电磁波。如He-Ne激光器的波长为0.63微米,处于大气窗口之内,
传输时衰减较小。
米氏散射:质点直径和电磁波波长差不多时,主要是大其中的烟、云雾等水蒸气、气溶胶等中等颗粒引起的散射。 云、雾等的悬浮粒子的直径和0.76-15 um之间的红外线波长差不多。所以, 云雾对红外线的散射主要是米氏散射。
非选择散射:当质点直径大于电磁波波长时(d >λ), 散射率与波长没有关系 。人看到的云和雾是白色的,就是云雾粒子直径比可见光波长大很多,所以云雾对可见光波段为非选择性散射。
(2)
二氧化碳: 主要在红外区。1.35-2.85um 之间有3个弱吸收带,2.7,4.3, 14.5 um 为强吸收带。