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天体辐射覆盖了整个电磁波谱。在地球表面，由于大气层的吸收、反射和散射，在整个电磁波谱内只有两个比较透明的窗口，这就是光学窗口和射电窗口（见图1.19）。光学窗口从波长300纳米开始至700纳米为止。在这一频段范围内大气散射不太明显，透射效率高。当波长小于300纳米时，天体辐射分别受到氧原子、氧分子和大气臭氧层的强烈吸收，波长较长的也只能透射到地表以上100千米至50千米处，而不能到达地球表面。当电磁波波长大于700纳米时，大气中的水汽分子成为红外辐射的主要吸收体。由于水汽、二氧化碳和臭氧的作用，大气中形成一连串的强烈吸收带，不过也留下一些狭窄的红外窗口。这些透明的窗口主要在8～13微米、17～22微米和24.5～42微米等区间。当海拔高度增至3500千米时，由于大气中水汽含量减少，出现了远红外区的一些窗口。这些窗口与邻近的亚毫米波段窗口相连接。关于红外和射电窗口的情况将在后面射电和红外章节进行讨论。
图1.19 电磁波谱的全部频段和地球大气的吸收
地球大气层的光学窗口为光学天文望远镜的观察提供了极为重要的条件。长期以来，由于地球大气扰动和人类生活的影响，地球上不同地点的天文观察条件是完全不同的。从二十世纪五十年代起，各国天文学家就十分注意选择天文台的优秀台址，以充分发挥天文光学望远镜的最大效率。衡量天文台台址好坏的指标有很多，但是主要有下列几个方面：第一是关于台址大气特点的，这些指标包括无云或少云的天数；大气中水汽含量；大气中雨、雪等沉降物的情况；大气宁静度；大气闪烁；风力；大气消光等。第二是台址的一些地理环境指标，这些包括台址的高度；地形情况；温度情况；沙尘暴情况；地震活动情况等。第三是人类活动的情况，如天光背景和大气污染的情况。第四是台址的其他条件，包括台址经纬度，台址的水、电供应，台址的交通和生活设施等。总的来说，大口径光学望远镜台址的确定需要经过长时间的台址资料的积累和分析，特别是要对台址的大气宁静度进行充分的调查。通常口径和宁静度之比是望远镜效率的一个重要指标。罗得（Roddier，1979）也指出对于高分辨率的干涉测量，信噪比的变化与口径和宁静度之比成正相关。因此选择宁静度好的台址对于光学望远镜的天文观察具有十分重要的意义。
大气宁静度的起因在前节中已经讨论过，它的定量描述一般倾向于采用弗里德（Fried）的表达式。当星光透过折射率变化的大气层后，其最大的不受大气扰动影响的望远镜的尺寸，或大气折射率变化的相关长度 r 0 可以表达为
式中 λ 为波长， γ 为天顶距， h 为高度， L 为所通过的光程， C N 为折射率的结构参数，其值与折射率结构函数 D N 满足以下关系
式中
为折射率的分布，
为两个相邻点的方向矢量。在光学波段中
C
N
与温度结构常数
C
T
密切相关，其关系为
式中 p 为大气压，单位是毫巴， T 为绝对温度。同样的 C T 与温度结构函数 D T 也有相应的关系
通过实地测量
C
T
或
C
N
的数值就可以确定大气宁静度的数值。目前可以应用温度传感器来直接进行
C
T
的测量，也可以应用回声测量方法（echo sounder）、雷达方法和光学传感器的方法来确定
的分布。加拿大-法国-夏威夷天文台分别测量出当地不同高度的
C
N
=2×10
－15
（
h
=0米）和
C
N
≤1×10
－17
（
h
=100～150米），因此有
r
0
=0.4角秒。同时该台测出
（
h
=10米）和
C
T
=0.02
℃
－1/3
（
h
=100～150米），因此得到
r
0
=0.3角秒。从这两个数字可以估算出在大气底层10米至150米的区域，大气宁静度的贡献为0.3～0.4角秒。夏威夷高层大气宁静度的估算值为0.35～0.45角秒，加上圆顶室宁静度为0.25角秒，总的望远镜宁静度为0.7角秒左右。图1.20给出了实际观察时的大气宁静度的统计分布，其期望值为0.75角秒，与上述估计十分相符。最近的研究还表明大气折射率结构常数与大气层高空2.0×10
4
帕气压处的风速分布相关，因此这种风速也与大气宁静度有直接联系。图1.21表示了这种联系的统计规律。通过这种关系，亦可能找到应用气象方法进行台址选择的新途径。
图1.20 加拿大-法国-夏威夷天文台实际观测时的大气宁静度的统计分布（Racine，1984）
图1.21 大气宁静度与高空2.0×10 4 帕气压处的风速分布关系（Vernin，1986）
从已选定的优良台址分布看，它们主要集中在受从西向东的冷洋流控制下的沿海高山地带以及大洋中的孤岛上。这些地方气流平稳，大气宁静度好。同时因为台址高于大气中的气流层，所以晴夜多，水汽含量少，因此也减小了大气对光辐射的吸收和消光作用。优良的台址还必须远离人类活动的地点，以防止人工照明而引起的背景光污染。现在世界上主要的光学台址有夏威夷、智利和西班牙的加纳利岛。因为环境保护的原因，夏威夷的山区已经很难增加新的天文台，所以智利干旱的北部现在成了光学、红外和毫米波望远镜的重要台址。最新的研究证实我国西藏阿里地区也存在良好的天文台址。在地球上，南极高原是水汽含量最低、风力最小的优良台址。不过在南极地区地面边界层内大气宁静度较差，气候寒冷严酷，交通不便，这给天文应用带来一定的困难。