Ilmakehän läpinäkyvyys

Säteilyn aallonpituudesta riippuu, kuinka hyvin se pääsee ilmakehän läpi; monilla aallonpituuksilla ilmakehä on täysin läpinäkymätön. Tärkein läpinäkyvistä alueista on optinen ikkuna, joka ulottuu noin 300 nanometristä noin 800 nanometriin. Ihmisen silmä voi aistia suunnilleen tällä aallonpituusalueella olevaa säteilyä: silmän herkkyysalue on noin 400-700 nm. Tämä on tuskin mikään sattuma, vaan silmä on evoluution tuloksena kehittynyt sellaiseksi, että se näkee juuri näitä aallonpituuksia.

Alle 300 nm:n aallonpituuksilla ilmakehän otsonin absorptio estää säteilyn pääsyn maanpinnalle. Juuri 20-30 kilometrin korkeudessa oleva otsonikerros suojaa maapalloa ultraviolettisäteilyltä. Vielä lyhyemmillä aallonpituuksilla mm. O₂:n, N₂:n ja vapaiden atomien absorptio vaimentaa säteilyä. Niinpä lähes kaikki 300 nanometriä lyhytaaltoisempi säteily absorboituu jo ilmakehän yläosissa. Nykyisille elämän muodoille tämä lyhytaaltoinen säteily olisi hengenvaarallista.

Siirryttäessä optisesta alueesta kohti pitempiä aallonpituuksia eli lähi-infrapunaan ilmakehä on suhteellisen läpinäkyvä aina 1.3 mikrometriin saakka. Paikoin on vesihöyryn ja hapen absorptiovöitä, mutta merkittäviksi ne tulevat vasta yli 1.3 mikrometrin aallonpituuksilla, joilla eräitä kapeita aallonpituusalueita lukuunottamatta havaintoja ei voi tehdä maanpinnalta. Noin 20 mikrometrin ja 1 mm:n välillä ilmakehä on täysin läpinäkymätön.

Yli 1 mm:n aallonpituuksilla on radioikkuna, joka ulottuu yhtenäisenä aina pariinkymmeneen metriin saakka. Tätä pitemmille aallonpituuksille ilmakehän yläosassa oleva ionosfääri on läpinäkymätön. Aallonpituuden yläraja riippuu ionosfäärin voimakkuudesta, joka vaihtelee mm. vuorokaudenajan mukaan.

Optisella alueella (300-800 nm) säteily heikkenee lähinnä valon sirotessa ilmakehän molekyyleistä ja pölystä. Sirontaa ja absorptiota kutsutaan yhteiseltä nimeltään ekstinktioksi. Ekstinktion vaikutus joudutaan ottamaan huomioon taivaankappaleiden kirkkauksia mitattaessa.

Jo 1800-luvulla lordi Rayleigh pystyi osoittamaan, miksi taivas on sininen. Ilmakehän molekyylien aiheuttama sironta on kääntäen verrannollinen aallonpituuden neljänteen potenssiin, joten lyhytaaltoinen valo siroaa paljon enemmän kuin pitkäaaltoinen. Niinpä taivaalla joka suunnalla näkyvä sininen valo on sironnutta Auringon valoa. Samasta ilmiöstä johtuu myös, että laskeva Aurinko näyttää punertavalta, sillä pitkän matkan ilmakehässä kuljettuaan on sininen valo sironnut pois.