地球大氣對天體輻射的電磁波起著吸收和反射的作用，阻止其通過,但對10兆赫左右到300京赫左右的射電波則是透明的或部分透明的，恰如大氣對這個波段的電磁波開了一個視窗，故稱射電窗。
基本介紹
- 中文名：大氣射電窗
- 類型：地理
- 主體：大氣
- 客體：射電窗
大氣射電窗,參考書目,
大氣射電窗
對流層、平流層的影響從地面起到高約 12公里（因緯度而有差異）的空間是對流層，再往上到高約50公里的空間是平流層,繼續往上到高約1,000公里的空間是電離層。對流層的水汽和氧氣，平流層的臭氧，均對電磁波有吸收作用。降雨時，雨滴對電磁波有散射和吸收作用。這些作用就是射電窗高頻截止的基本原因。在1,000兆赫到300京赫的微波頻段內，大氣的吸收譜線主要有：22京赫和 183京赫的水汽吸收線、60京赫附近和118京赫的氧氣吸收線和100京赫以上的許多條較弱的臭氧吸收線。在微波頻段，特別是在高頻端，水汽和氧氣的非諧振吸收仍頗顯著。例如，按照標準大氣模型（水汽隨高度的變化在15公里以下為指數型，水汽密度的地面值為10克/米,密度標高取2公里；15公里以上水汽固定不變，混合比取為2×10），大氣對來自天頂方向的100京赫和300京赫的微波衰減,分別約為1分貝和10分貝。雨滴對10京赫以上的電磁波有顯著衰減作用，衰減值與雨滴大小的分布、降雨強度的空間分布等密切相關。現在人們多採用冪律式來統計衰減率A(單位是分貝/公里)和降雨率R（單位是毫米/小時）間的關係,即A=αR（其中β ≈1隨頻率的變化不明顯,α 隨頻率的改變則很大；約在70京赫以下，α 隨頻率的增高而增加，不同地區的α和β 亦有所不同。
電離層的影響電磁波傳播到電離層會發生反射和衰減。當電磁波的頻率低於電離層（F層）的臨界頻率時，就要受到電離層的反射，這就是射電窗低頻截止的基本原因。電離層的臨界頻率與最大電子密度的平方根成正比，而電子密度又隨太陽活動、太陽高度角、地理經緯度等因素的不同而變化。一般說來，電離層的臨界頻率很少高於15兆赫,但可低於9兆赫。電離層的電子密度隨高度而變化,因此,電離層的折射率也隨高度而變化，這就引起電磁波在電離層傳播時產生折射現象。當電磁波的頻率接近臨界頻率時，電磁波的折射達到最大，直至發生反射。如果電磁波的頻率高於臨界頻率，電磁波就可以穿透電離層。電離層的 D層是使電磁波衰減的主要區域。衰減源於電子與中性分子的碰撞，衰減的大小正比於電子密度和碰撞頻率的乘積，反比於電磁波頻率的平方。在中緯度地區,頻率為100兆赫的電磁波垂直穿透電離層時,白天和夜晚的衰減值分別為0.05分貝和0.005分貝。在強太陽耀斑發生後,100兆赫的電磁波的衰減值可達 1分貝。電子密度起伏造成的電離層微小的不均勻性,也會引起電磁波的閃爍。角徑約小於30′的射電源，其射電信號在通過射電窗後就可能有此現象。這種信號強度起伏的時間尺度,在200兆赫以下的頻段上，量級約為1分鐘。
參考書目
帕考爾楚克著,王綬琯等譯：《射電天體物理學》,科學出版社，北京，1973。(A.G.Pacholczyk,Radio Astrophysics,W.H.Freeman,San Francisco,1970.)
