・大気の窓とは
「大気の窓」とは、地球の大気が電磁波をほとんど吸収せず、透過率が高い波長域のことを指します。これは、地球観測衛星や天体観測、通信などに利用されます。特に地球の放射熱に関わる赤外線領域における窓は、地球の気候システムにとって非常に重要です。
・可視光と赤外線領域の大気の窓
この窓は、人間が目で見える光（可視光）から近赤外線までを含みます。太陽光の大部分がこの波長帯にあり、大気を比較的自由に通過します。このため、光学望遠鏡で天体を観測したり、人工衛星で地表を撮影したりできます。
地球の表面は、太陽からのエネルギーを吸収して温まり、その熱を赤外線として宇宙空間に放出しています。この放射される赤外線の大部分は、大気中の温室効果ガス（水蒸気、二酸化炭素など）によって吸収されます。しかし、特定の波長帯だけはこれらのガスに吸収されにくく、ほぼそのまま宇宙空間へと抜けていきます。この「穴」のような波長帯が、赤外線領域の大気の窓です。
・電波の窓
この窓は、ミリ波から長波長にわたる広い電波の波長帯です。大気中の水蒸気や酸素分子は、この波長帯の電波をほとんど吸収しません。そのため、電波望遠鏡で宇宙のさまざまな現象（例：パルサー、銀河の中心部、宇宙マイクロ波背景放射）を観測できます。
・主な波長帯
赤外線領域には、主に2つの重要な「窓」があります。
3～5μmの波長帯: 熱が放射される波長帯です。
8～14μmの波長帯: 地球の表面温度に近い物体が最も多く熱を放射する波長帯であり、地球の放射冷却に大きく寄与します。この波長帯は、大気中の水蒸気や二酸化炭素による吸収が少ないため、地球の熱が宇宙へ逃げる主要な経路となっています。
・大気の窓と地球の気候
大気の窓は、地球の気温を調節するうえで不可欠な役割を果たしています。この窓を通して熱が宇宙に放出されることで、地球は過度に温暖化することなく、バランスの取れた気候を維持しています。
逆に、この窓が閉じてしまうと、地表から放射される熱が宇宙に逃げにくくなり、地球の平均気温が上昇します。これは温室効果ガスの増加が引き起こす地球温暖化のメカニズムの一部です。特に、この窓領域に吸収のピークを持つ温室効果ガスが増加すると、大気の窓が「曇り」のように閉じてしまい、放射される熱を閉じ込めることになります。
・なぜ「窓」ができるのか
大気に含まれる分子（特に水蒸気、二酸化炭素、オゾンなど）は、特定の波長帯の電磁波を強く吸収します。これは、分子が特定のエネルギーを持つ光を吸収して、振動や回転のエネルギー状態が変化するためです。しかし、これらの分子が吸収しにくい波長帯がいくつか存在します。これが「窓」として機能し、電磁波を透過させるのです。
この図は、大気がどれくらいの電磁波を透過させるかを示しています。グラフのピークが高い場所が「窓」にあたります。可視光のピークと電波のピークが特に高いことがわかります。
・そらテクノロジーでは
そらテクノロジーは、住宅内の床や壁、家具などから放射される赤外線をその大気の窓を通して宇宙空間へ放射する仕組みです。
そのため室内は空が見える形状になっています。直射日光が入ると室内の温度が上昇するので日中は遮光が必要ですが、夜間は室内から宇宙空間へ赤外線を放射し室内を冷やします。
