увана за межами Землі, 2 - крива випромінювання абсолютно чорного тіла, 3 - спостережувана із Землі крива випромінювання Сонця
Малюнок 4 - Сонячна спектральна щільність енергетичної освітленості Землі
Вище наведено графік сонячної спектральної щільності енергетичної освітленості Землі як функції довжини хвилі (Малюнок 4). Цей графік показує вплив атмосфери на сонячне випромінювання при його проходженні через повітряні маси до земної поверхні. Складові атмосферу гази обумовлюють складну структуру сонячного спектра. І, навпаки, спектр сонячного випромінювання за межами атмосфери дуже гладкий. Фактично він дуже нагадує спектр, випромінюваний ідеальним випромінювачем - абсолютно чорним тілом, при температурі приблизно 6000 К. Інтерпретація сонячного спектра в термінах ідеального випромінювача - абсолютно чорного тіла зручна в дистанційному зондуванні.
Рівняння, отримане Планком [5] для опису абсолютно чорного тіла відомо, як закон випромінювання Планка:
, (1)
де с - швидкість світла, 2,9996 · 1014 мкм/с; ?- Частота випромінювання, Гц.
У технології дистанційного зондування зазвичай використовується хвильова форма закону Планка. Однак його зручно використовувати в частотній формі для отримання іншого корисного співвідношення.
, (2)
де s - постійна випромінювання Стефана - Больцмана; s=5,6693 · 10-8 (Bт/(м2К4)). Це рівняння відоме як закон випромінювання Стефана - Больцмана. Всі закони випромінювання припускають, що випромінювачем є ідеальне абсолютно чорне тіло - ідеальний випромінювач. Ступінь наближення об'єкта до абсолютно чорного тіла кількісно визначається при включенні в закон випромінювання Стефана - Больцмана (або закон випромінювання Планка) постійного множника, відомого як випромінювальна здатність.
У разі непрозорих об'єктів випромінювальна здатність зазвичай називається коефіцієнтом ізлученія. Ідеальне абсолютно чорне тіло має коефіцієнт випромінювання, рівним 1.
Найближче до 1 коефіцієнт теплового випромінювання в тепловому ІК діапазоні у води (0,98-0,99). У облікової також e ~ 1. Складніша справа з поверхнею суші. Тут впливає характер поверхні, зволоженість і т.д. Для свіжого снігу e=0,986, для густої трави - 0,970, глинистого грунту - 0,980, хвойного лісу - 0,97.
При реєстрації теплового випромінювання з супутників використовується інтервал довжин хвиль 10-14 мкм, в якому поглинання в атмосфері невеликий. При температурі земної поверхні (хмар), рівної мінус 50 ° С, максимум випромінювання припадає на 12 мкм, при 50 ° С - на 9 мкм.
1.4 Проходження випромінювання через атмосферу
У прикладному дистанційному зондуванні, пов'язаному зі збором даних, атмосфера між датчиком і об'єктом і між джерелом випромінювання і об'єктом впливає на дані. Атмосфера може впливати на дані дистанційного зондування двома способами: шляхом розсіювання та поглинання енергії. Розсіювання має місце, коли випромінювання в атмосфері відбивається або переломлюється частинками від молекул газів, складових атмосферу, крупинками пилу і великими водяними краплями. Зазвичай передбачається, що розсіяне випромінювання, що йде від Сонця (падаюче) або відбите від поверхні Землі (висхідний), що не послаблюється, а змінює напрямок. Часто це зміна напрямку залежить від довжини хвилі. Випромінювання, яке не розсіюється, поглинається атмосферою також залежно від довжини хвилі, і атмосфера нагрівається поглинутим випромінюванням.
Метеорологічні параметри атмосфери дуже впливають на відносне переважання процесів розсіювання і поглинання [6]. Пари води, вуглекислий газ, озон і інші домішки, наявні в атмосфері, селективно поглинають інфрачервоне випромінювання. Особливо сильно поглинають інфрачервоне випромінювання пари води, смуги поглинання яких розташовані майже у всій інфрачервоній області спектра, а в середній інфрачервоній області - вуглекислий газ. У приземних шарах атмосфери в середньої інфрачервоної області є лише невелике число вікон raquo ;, прозорих для інфрачервоного випромінювання (Малюнок 5).
Малюнок 5 - Поглинання атмосферою на рівні моря товщиною 1.8 км.
Оптичні властивості речовин (прозорість, коефіцієнт віддзеркалення, коефіцієнт заломлення) в інфрачервоній області спектра, як правило, значно відрізняються від оптичних властивостей у видимій і ультрафіолетовій областях. Багато речовин, прозорі у видимій області, виявляються непрозорими в деяких областях інфрачервоного випромінювання і навпаки. Азот і кисень повітря не поглинають інфрачервоне випромінювання і послаблюють його лише в результаті розсіювання, яке, однак, для інфрачер...
