¿Alguien me puede explicar el concepto de opacidad de la atmósfera?

En este diagrama, ¿por qué la opacidad atómica tiene la forma que tiene?

Diferentes partes de la atmósfera son responsables de la forma de esa curva. La radiación electromagnética que incide sobre algún objeto puede ser reflejada por el objeto, absorbida por el objeto o transmitida a través del objeto. Un cuerpo negro ideal absorbe toda la radiación entrante, independientemente de la longitud de onda. Un cuerpo real como nuestra atmósfera se comporta de manera diferente a un cuerpo negro. El comportamiento de un cuerpo real a menudo varía con la frecuencia. Eso ciertamente es el caso con nuestra atmósfera.

Las longitudes de onda más cortas (ultravioleta extremo, rayos X y radiación gamma) de radiación tienen suficiente energía por fotón para expulsar electrones de átomos y moléculas. Esta es la radiación ionizante. Cualquier átomo o molécula que se interponga en el camino de un fotón entrante de longitud de onda corta puede ese fotón. La atmósfera parece una gruesa placa de plomo en estas altas longitudes de onda. La radiación ionizante (longitudes de onda de aproximadamente 100 nm o menos) ocupa el extremo izquierdo del gráfico que publicó.

La luz ultravioleta de longitud de onda más larga no es ionizante, pero puede causar reacciones químicas. Desafortunadamente para nosotros, algunas de las reacciones químicas causadas por la radiación UV pueden provocar cáncer de piel. Afortunadamente para nosotros, la luz ultravioleta reacciona de forma bastante interesante con el oxígeno. La capa de ozono absorbe la gran mayoría de la luz ultravioleta entrante.

Gracias a la absorción de radiación de longitud de onda muy alta por parte de la atmósfera superior y la absorción de luz ultravioleta por la capa de ozono, muy pocas de las clases de radiación electromagnética más dañinas logran atravesar nuestra atmósfera. En contraste con esa absorción casi completa de la radiación de longitud de onda corta, nuestra atmósfera es bastante pobre para absorber la radiación visible y la radiación infrarroja de longitud de onda corta. Esta es la "ventana visible". Esta ventana visible también representa el pico de la producción de energía de nuestro sol. Esta es una feliz coincidencia que es esencial para la vida tal como la conocemos.

La luz de radiación infrarroja de longitud de onda más larga interactúa con varios modos de vibración de moléculas multiatómicas. Estas interacciones dan como resultado múltiples picos y valles en su gráfico entre 1 y 30 µm. La atmósfera absorbe muy bien incluso longitudes de onda más largas, de 30 µm a 30 mm. Otra serie de interacciones vibratorias tiene lugar entre 30 mm y 30 cm, lo que da como resultado otro conjunto de picos y valles en ese gráfico.

La atmósfera es más o menos transparente a la radiación con una longitud de onda entre 30 cm y 10 metros. Estas longitudes de onda más largas representan otra ventana al universo, la ventana de radio. Esta ventana se cierra en longitudes de onda muy largas. La ionosfera refleja esa radiación de longitud de onda muy larga de regreso al espacio.

¿Por qué no podemos ver las ondas de radio, cuando la opacidad atómica es tan baja para este tipo de ondas?

La mayoría de los animales, incluidos los humanos, no "ven" las ondas de radio porque existe un imperativo biológico reducido para poder hacerlo. La capacidad de detectar la radiación visible es muy importante gracias a esa feliz coincidencia de una ventana visible y la producción solar máxima. Dicho esto, algunos animales han desarrollado la capacidad de "ver" la radiación en longitudes de onda distintas a la luz visible. Varios insectos y pájaros pueden ver en el rango ultravioleta. Las víboras pueden "ver" el infrarrojo térmico. Los tiburones pueden "ver" radiación de longitud de onda extremadamente larga gracias a sus líneas laterales.

¿Qué quiere decir el autor con "observable"?

Esos lugares en el espectro electromagnético donde la atmósfera no absorbe ni refleja la radiación entrante son nuestras ventanas terrestres al universo. No podemos construir instrumentos terrestres que vean radiación gamma, rayos X o radiación infrarroja. La atmósfera absorbe radiación de esas longitudes de onda. La única forma de "ver" el universo en esas longitudes de onda es a través de satélites que orbitan muy por encima de la atmósfera terrestre.

Observable simplemente significa que con el detector correcto, podríamos verlo.

Como te habrás dado cuenta, la opacidad se refiere a qué porcentaje de la radiación está bloqueado.

La cuestión es que podemos 'ver' las ondas de radio, pero no con nuestros ojos. Nuestros ojos solo son sensibles a un rango muy pequeño (en el diagrama es el arcoíris). Si tiene algo que puede detectar ondas de radio, televisores, entonces puede 'verlos'.

Por qué la atmósfera tiene esta opacidad es una pregunta un poco más difícil. Tiene que ver con la composición de la atmósfera. Por ejemplo, ciertos gases (como el metano) son excelentes para absorber la radiación infrarroja (calor) y, curiosamente, esto también es lo que causa el efecto invernadero.