Atmosphärisches Fenster

Als Atmosphärisches Fenster wird in der Meteorologie und Fernerkundung ein Wellenlängenintervall des elektromagnetischen Strahlungsspektrums (z. B. sichtbares Licht) bezeichnet, für welches die Atmosphäre der Erde weitgehend durchlässig ( transparent) ist.

Durchlässigkeit der Atmosphäre für elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen. Der gelbe Bereich heißt Atmosphärisches Fenster. In diesem Bereich ist die Atmosphäre durchlässig für IR-Strahlung.
Abbildung der atmosphärischen Fenster bzw. atmosphärischen Absorptionsbanden für einen größeren Ausschnitt des elektromagnetischen Strahlungsspektrums.

Das Gasgemisch der Atmosphäre, die Luft, enthält verschiedene Gase (Ozon, Kohlendioxid, Wasserdampf usw.), die die von der Sonne ausgesandte elektromagnetische Strahlung (vorwiegend sichtbares Licht, aber auch bedeutende Anteile von Ultraviolett- und Infrarot- Strahlung) teilweise absorbieren oder auch streuen. Die Konsequenz daraus ist, dass

  • nur ein Teil der gesamten von der Sonne ausgesandten Strahlung, die an der Obergrenze der Erdatmosphäre ankommt, tatsächlich die Erdoberfläche erreicht. Der wichtigste Bereich daraus ist das sichtbare Licht.
  • nur ein Teil der Wärmestrahlung der Erde im IR-Bereich nach außen dringen kann (Treibhauseffekt). Der wichtigste Wellenlängenbereich ist im nebenstehenden Bild gelb eingezeichnet, weil die etwa 300 K warme Erde hier besonders stark strahlt.

So absorbiert z. B. das Ozon der stratosphärischen Ozonschicht praktisch vollständig die kurzwellige UV-Strahlung des Wellenlängenbereichs unterhalb von 300 Nanometer, so dass diese energiereiche UV-Strahlung nicht zur Erdoberfläche durchdringen kann. Dies ist für das Leben auf der Erde von großer Bedeutung, da diese, so genannte harte UV-Strahlung krebserregend auf Organismen wirken und Mutationen hervorrufen kann. Deshalb setzen die von der Ausdünnung der Ozonschicht (siehe auch: Ozonloch) besonders betroffenen Australier ihre Haut nicht der direkten Sonneneinstrahlung aus. Da das Ozon die UV-Strahlung zwischen ca. 200 und 300 Nanometer vollständig absorbiert, stellt dieses Wellenlängenintervall kein atmosphärisches Fenster dar, sondern eine Absorptionsbande, das Gegenstück zum Atmosphärischen Fenster.

Die in der Atmosphäre enthaltenen Gase absorbieren und streuen jeweils nur für sie ganz spezifische Bereiche des gesamten elektromagnetischen Strahlungspektrums (z. B. das Ozon den Wellenlängenbereich zwischen ca. 200 und 300 Nanometer), weshalb es Wellenlängenintervalle gibt, für die die Erdatmosphäre durchlässiger oder eben weniger durchlässig ist. Die Wellenlängenintervalle der Sonneneinstrahlung, die von den atmosphärischen Gasen nicht oder kaum absorbiert und gestreut werden und deren Strahlung daher in großen Mengen die Erdoberfläche erreicht, werden als Atmosphärische Fenster bezeichnet.

Das wichtigste Atmosphärische Fenster befindet sich im Bereich des sichtbaren Lichts (ca. 400 bis 700 Nanometer), da diese Wellenlängen von der 5800 K heißen Sonne besonders intensiv abgestrahlt werden. Ohne dieses atmosphärische Fenster wäre kein auf Photosynthese basierendes Leben - so wie wir es kennen - auf der Erde möglich, da kein Licht die Erdoberfläche erreichen würde, wenn in diesem Wellenlängenintervall die Strahlung von den Molekülen der Atmosphärengase stark absorbiert und gestreut werden würde. Weitere, weniger bedeutsame Atmosphärische Fenster befinden sich in den Wellenlängenbereichen von ca. 750 bis 850 Nanometer, von ca. 950 bis 1100 Nanometer, von ca. 1200 bis 1300 Nanometer, von ca. 1500 bis 1700 Nanometer und von ca. 2100 bis 2400 Nanometer.


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