大气光学
大气物理学分支
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大气光学（atmospheric optics）是研究光通过大气时的相互作用和由此产生的各种低层大气的光学现象的一门学科，是大气物理学的一个分支。大气光学一方面把大气当作一种连续介质，研究电磁波在介质中传播时速度随介质密度改变而发生的反射和折射等现象。另一方面把大气当作由空气分子、气溶胶和水汽凝成物组成的混和物，研究由于这些粒子对电磁波的吸收、散射和偏振等所引起的光学现象。[1][2]
在古代，人们通过对大气光学现象的观察，得出“朝霞不出门，晚霞行千里”的经验，便是对大气光学的应用。[3]在现代，大气光学的发展随着对光学研究的逐渐深入而产生。19世纪末，英国科学家J.W.S.瑞利（J.W.S. Rayleigh）在研究天空颜色时建立起瑞利散射理论，解释了气体分子远远小于可见光的波长时发生的光学现象。20世纪初，德国科学家古斯塔夫·米（Gustav Mie）建立米散射理论，解释了微粒尺度接近可见光波长时发生的现象。[1]20世纪60年代，激光的出现使大气遥感得到迅速发展；而大气遥感技术要求人们进一步了解大气光学特性和大气光学规律，于是大气光学也得到迅速发展。[1][4]
大气光学的基础理论源于光的吸收、散射、色散等基本理论。[5]其主要研究内容为大气光学基本规律，例如大气散射与折射等；大气光学特性，例如大气吸收、大气消光、大气能见度、大气浑浊度等；以及大气光学现象，例如曙暮光、朝晚霞、霾、虹等。[2]大气光学的研究成果被广泛应用在环境科学、天气预报、天文、航空，遥感等许多方面。[2]比如，通过对大气气溶胶的光学厚度进行观测实验，实现对区域内的大气污染情况进行监测。[6]通过收集大气光学数据，进行天气预报。[7]通过对大气光学特性进行检测，进而设计出符合实际场景的遥感通信设备。[8]