大氣吸收

大氣分子對電磁波能量的吸收。在微波和毫米波段，氧和水汽是大氣氣體吸收的主要成分。氧分子具有磁偶極矩,水分子具有剩餘電偶極矩。在電磁場的作用下，當電磁波的頻率與分子轉動能級躍遷頻率一致時，分子吸收電磁波的能量，其轉動能級由低向高躍遷，形成共振吸收。在分子碰撞的情況下，這種共振吸收譜線不是頻率單一的譜線，而是有一定的頻譜寬度。這樣，氧和水汽不僅激烈地吸收頻率與吸收譜線中心頻率十分相近的電磁波，也會吸收頻率不一致的電磁波。

水汽和氧的吸收係數都是吸收譜線中心頻率、譜線強度與譜線半寬度三個參數的函數。氧在118.75吉赫有一孤立吸收線；在 48.4～71.05吉赫的頻率範圍有45根譜線，形成一個以60吉赫為中心的吸收帶；此外，還有一根譜線在零頻。水汽有很多譜線，在 350吉赫以下頻段有三根譜線分別在22.3吉赫、183.5吉赫和323.8吉赫頻率上。譜線的強度和半寬度與大氣壓力、溫度和水汽密度有關。因此，可以利用氣象儀器測得的氣壓、溫度和水汽密度計算某一頻率的氧和水汽的吸收係數。當大氣壓為760毫米水銀柱高、溫度為20℃和水汽密度為7.5克／米3時，地面大氣吸收係數如圖所示。沿射線路徑氧和水汽的吸收係數一旦確定，求出吸收係數沿路徑的積分值，即得沿此路徑上大氣氣體的總衰減。總衰減與路徑的仰角和高度範圍等有關。

在大氣吸收譜線之間，有一些大氣吸收相對輕微的頻段，稱為大氣窗口。在毫米波段，大氣窗口共有 4個，中心頻率分別在35、94、140和220吉赫，相對帶寬都在20％左右。

通常，當頻率超過3吉赫時就應考慮大氣吸收。利用大氣窗口可獲得較遠的無線電作用距離，如通信距離和雷達作用距離等，吸收譜線可用於保密通信和低截獲概率雷達等；大氣吸收係數隨高度的變化可作為權函數用於大氣溫度遙感。