大气物理学

大气物理学是研究大气的物理现象、物理过程及其演变规律的学科，是大气科学的一个分支。它主要研究大气中的声象、光象、电象、辐射过程、云和降水物理、近地面层大气物理、平流层和中层大气物理，既是大气科学的基础理论部分，又是环境科学的一个部分。

在大气科学中，大气物理学是物理学在大气研究中的应用。 大气物理学家试图使用流体流动方程、化学模型、辐射收支和大气中的能量转移过程来模拟地球大气和其他行星的大气。为了模拟天气系统，大气物理学家采用散射理论、波传播模型、云物理学、统计力学和空间统计学等高度数学化且与物理学相关的要素。 它与气象学和气候学有着密切的联系，还涵盖了大气研究仪器的设计和构造以及它们提供的数据的解释，包括遥感仪器。

遥感是通过使用与对象没有物理或密切接触的记录或实时传感设备（例如通过 飞机、航天器、卫星、浮标或船舶）。 实际上，遥感是通过使用各种设备收集有关给定对象或区域的信息的远距离收集，这些信息提供的信息比单个站点的传感器可能传达的信息更多。 因此，地球观测或气象卫星收集平台、海洋和大气观测气象浮标平台、通过超声波监测、磁共振成像 (MRI)、正电子发射断层扫描 (PET) 和空间探测器都是遥感的例子。在现代用法中，该术语通常指成像传感器技术的使用，包括但不限于飞机和航天器上仪器的使用，并且有别于其他成像相关领域，例如医学成像。

遥感有两种。 被动传感器检测被观察的物体或周围区域发射或反射的自然辐射。 反射的太阳光是被动传感器测量的最常见的辐射源。 被动远程传感器的示例包括胶片摄影、红外线、电荷耦合设备和辐射计。 另一方面，主动收集发射能量以扫描物体和区域，然后传感器检测和测量从目标反射或反向散射的辐射。 雷达、激光雷达是大气物理学中使用的主动遥感技术的示例，其中测量发射和返回之间的时间延迟，从而确定物体的位置、高度、速度和方向。

遥感使收集危险或难以进入区域的数据成为可能。遥感应用包括气候变化对冰川和北极和南极地区的影响，以及沿海和海洋深度的测深。

轨道平台收集和传输来自电磁频谱不同部分的数据，结合更大规模的空中或地面传感和分析，为研究人员提供足够的信息来监测厄尔尼诺自然现象和其他自然长期和短期现象等趋势。其他用途包括地球科学的不同领域，例如自然资源管理、农业领域等。

大气物理学家通常将辐射分为太阳辐射（由太阳发出）和地面辐射（由地球表面和大气发出）。

太阳辐射包含多种波长。 可见光的波长在 0.4 到 0.7 微米之间。 较短的波长被称为光谱的紫外线 (UV) 部分，而较长的波长被归入光谱的红外部分。 臭氧最有效地吸收 0.25 微米左右的辐射，其中 UV-c 射线位于光谱中。 这会增加附近平流层的温度。 雪反射了 88% 的紫外线，而沙子反射了 12%，而水仅反射了 4% 的入射紫外线。 大气层与太阳光线之间的角度越大，能量就越有可能被大气层反射或吸收。

地面辐射的发射波长比太阳辐射长得多。