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Una ventana atmosférica es una región del espectro electromagnético que puede atravesar la atmósfera terrestre . Las ventanas óptica , infrarroja y de radio comprenden las tres ventanas atmosféricas principales. [ 2 ] Estas ventanas proporcionan canales directos para que la superficie terrestre reciba energía electromagnética del Sol y para que la radiación térmica de la superficie se disperse en el espacio. [ 3 ] Las ventanas atmosféricas son útiles para la astronomía , la teledetección , las telecomunicaciones y otras aplicaciones científicas y tecnológicas.
En el estudio del efecto invernadero , el término ventana atmosférica puede limitarse a referirse a la ventana infrarroja , que es la principal vía de escape para una fracción de la radiación térmica emitida cerca de la superficie. [ 4 ] [ 5 ] En otros campos de la ciencia y la tecnología, como la radioastronomía [ 6 ] y la teledetección , [ 7 ] el término se utiliza como un hiperónimo , que abarca todo el espectro electromagnético como en el presente artículo.
Función en el presupuesto energético de la Tierra
Las ventanas atmosféricas, especialmente las ópticas e infrarrojas, afectan la distribución de los flujos de energía y las temperaturas dentro del balance energético de la Tierra . Estas ventanas dependen de las nubes, el vapor de agua , los gases de efecto invernadero traza y otros componentes de la atmósfera. [ 8 ]
De una irradiancia solar promedio de 340 vatios por metro cuadrado (W/m² ) en la parte superior de la atmósfera, aproximadamente 200 W/m² llegan a la superficie a través de ventanas, principalmente ópticas e infrarrojas. Además, de aproximadamente 340 W/ m² de radiación de onda corta reflejada (105 W/m² ) más radiación de onda larga saliente (235 W/m² ) , entre 80 y 100 W/m² salen al espacio a través de la ventana infrarroja, dependiendo de la nubosidad . Aproximadamente 40 W/m² de esta cantidad transmitida son emitidos por la superficie, mientras que la mayor parte del resto proviene de las regiones inferiores de la atmósfera. De manera complementaria, la ventana infrarroja también transmite a la superficie una porción de la radiación térmica descendente que se emite dentro de las regiones superiores más frías de la atmósfera. [ 3 ]
El concepto de "ventana" resulta útil para comprender cualitativamente algunas características importantes del transporte de radiación atmosférica . Se requiere una caracterización completa de los coeficientes de absorción , emisión y dispersión del medio atmosférico para realizar un análisis cuantitativo riguroso (generalmente realizado con códigos de transferencia radiativa atmosférica ). La aplicación de la Ley de Beer-Lambert puede proporcionar estimaciones cuantitativas suficientes para longitudes de onda donde la atmósfera es ópticamente delgada . Las propiedades de la ventana están codificadas principalmente en el perfil de absorción. [ 9 ]
Otras aplicaciones
En astronomía
Hasta la década de 1940, los astrónomos utilizaban telescopios ópticos para observar objetos astronómicos distantes cuya radiación llegaba a la Tierra a través de la ventana óptica. Posteriormente, el desarrollo de los radiotelescopios dio lugar al campo más exitoso de la radioastronomía , que se basa en el análisis de las observaciones realizadas a través de la ventana radioeléctrica . [ 10 ]
En telecomunicaciones
Los satélites de comunicaciones dependen en gran medida de las ventanas atmosféricas para la transmisión y recepción de señales: los enlaces satélite-tierra se establecen en frecuencias que caen dentro del ancho de banda espectral de las ventanas atmosféricas. [ 11 ] [ 12 ] La radio de onda corta hace lo contrario, utilizando frecuencias que producen ondas ionosféricas en lugar de aquellas que escapan a través de las ventanas de radio. [ 13 ]
En teledetección
Tanto las técnicas de teledetección activas (señal emitida por satélite o aeronave, reflexión detectada por sensor) como las pasivas (reflexión de la luz solar detectada por el sensor) funcionan con rangos de longitud de onda contenidos en las ventanas atmosféricas. [ 14 ]
Véase también
- Ventana óptica
- Ventana infrarroja
- Ventana de radio
- Ventana de agua , para rayos X suaves
Referencias
- ^ "La ventana atmosférica" . Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . Consultado el 28 de octubre de 2022 .
- ^ "Introducción al espectro electromagnético | Dirección de Misiones Científicas" . science.nasa.gov . 10 de agosto de 2016. Consultado el 28 de diciembre de 2021 .
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- Espectro electromagnético
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