Co to jest okno atmosferyczne?
Okno atmosferyczne to zakres długości fal elektromagnetycznych, w którym ziemska atmosfera jest dostatecznie przezroczysta, by promieniowanie kosmiczne docierało do obserwatoriów naziemnych. Poza tymi oknami atmosfera pochłania lub odbija promieniowanie, czyniąc obserwacje z powierzchni Ziemi niemożliwymi – konieczne są wtedy satelity lub teleskopy stratosferyczne. Główne okna atmosferyczne: optyczne (ok. 300-1100 nm – od bliskiego UV przez widzialne po bliską podczerwień), podczerwone (kilka pasm przezroczystości w NIR i MIR przy niskiej wilgotności, np. 2,2 mikrometra pasmo K), submilimetrowe i milimetrowe (ok. 0,3-1 mm – przy suchej atmosferze wysokogórskiej), radiowe (ok. 1 cm – 10 m, dolna granica zależy od absorpcji przez tlen i wodę, górna od odbicia przez jonosferę).
Promieniowanie pochłaniane przez atmosferę: gamma i rentgenowskie – pochłaniane przez górne warstwy atmosfery (brak transmisji); UV – pochłaniany przez ozon (ozonosfera, 15-35 km) – konieczne obserwatoria kosmiczne (GALEX, HST/COS); podczerwień – pochłaniana przez parę wodną (H2O) i dwutlenek węgla (CO2) – potrzebne obserwatoria kosmiczne (Spitzer, Herschel, JWST) lub miejsca o ekstremalnie niskiej wilgotności (Atacama, 5000 m n.p.m.); terahercowe (0,1-1 mm) – silna absorpcja przez wodę – obserwatoria kosmiczne lub bardzo suche i wysokie stanowiska; radiowe powyżej 10-30 m – odbijane przez jonosferę. Obserwatoria submilimetrowe (ALMA, JCMT, SMA) buduje sie na platach Atacamy lub Mauna Kea, gdzie zawartość pary wodnej (PWV, precipitable water vapour) wynosi poniżej 1 mm.
Okna atmosferyczne kształtowały historię astronomii: Newton i inni pierwsi astronomowie używali tylko okna optycznego. Radio-astronomia otworzyła się po II wojnie światowej po odkryciu okna radiowego (Jansky, 1931). Każde nowe okno przyniosło rewolucyjne odkrycia: mikrofale – CMB (Penzias i Wilson, 1964), podczerwień – dyski protoplanetarne i protogwiazdy, gamma – pulsary, rozbłyski gamma, wybuchy supernowych. Obserwatoria kosmiczne JWST (NIR/MIR), Chandra (X), Fermi (gamma) pokonują ograniczenia atmosfery i operują poza oknami.