2. Rayonnement thermique

Absorption et émission : Loi de Kirchhoff     (4/4)

Images de température

Il est possible de faire correspondre les différentes nuances de gris des images infrarouges à des températures. Les différentes températures peuvent être indiquées sur une échelle de couleurs. On obtient ainsi des images de température codées par couleur. Dans la plupart des cas, le bleu est utilisé pour indiquer une température plus basse, tandis que le rouge indique une température plus élevée. Cette méthode est utilisée dans la thermographie des bâtiments afin d'identifier les fuites thermiques dans les murs et les fenêtres.

Les images thermiques de la colonne de gauche ont été prises avec une caméra infrarouge Fluke® Ti10. La région spectrale de son détecteur se situe entre 7,5 et 14 μm.

Mauvais isolement Photographie Bonne isolation Photographie
Thermal image of a building with scant isolation
Gauche : Image thermique d'un bâtiment mal isolé. La pièce en haut à droite est surchauffée, de sorte que les fenêtres et le toit affichent des températures élevées.
Au milieu à gauche : Photographie du bâtiment mal isolé.
Au milieu à droite : Image thermique d'un bâtiment mieux isolé. Ici aussi, les fenêtres sont des ponts thermiques. Le mur pignon a une température légèrement plus élevée en raison de la lumière du soleil provenant du côté droit.
A droite : Photographie du bâtiment mieux isolé.
Date d'enregistrement : 17 janvier 2017 11 heures, température de l'air -12°C. Le ciel apparaît noir ; sa température de rayonnement était de -30°C, bien en dessous de l'échelle utilisée dans ces images.

Les métaux polis ont un faible degré d'émission. Par conséquent, leur degré d'absorption est également faible et ils reflètent plutôt les radiations émises par l'environnement. L'image suivante montre un exemple.

Boîte aux lettres, IR Boîte aux lettres, VIS
Image thermique d'une boîte aux lettres métallique
À gauche : image thermique d'une boîte aux lettres en acier inoxydable. Sur la partie supérieure, elle reflète le rayonnement du ciel froid, sur les parties avant et inférieure, le rayonnement du sol.
À droite : photographie de la boîte aux lettres.
Date d'enregistrement : 17 janvier 2017, 11 heures. La température de l'air était de -12°C, et on peut supposer que c'était aussi la température réelle de la boîte aux lettres.

 

Il est possible d'obtenir des images thermiques de régions à différentes saisons à l'aide d'un avion de recherche afin de rendre visibles les différences de température des objets au cours d'une année.

Zoom Sign
Images thermiques de Dahl près de Paderborn
Images thermiques de Dahl près de Paderborn en hiver (à gauche), au printemps (au centre) et en été (à droite). Photographie aérienne prise par un scanner DAEDALUS à 300 m au-dessus du sol.
Source: DLR.
Zoom Sign
Image thermique de Munich
Image thermique du centre ville de Munich, 1982. Photographie aérienne prise par un scanner Bendix. Les zones marquées représentent de haut en bas le jardin anglais, la gare centrale et la Theresienwiese.
Source: DLR.
Afin de convertir la température de rayonnement en température réelle, les degrés d'émission des objets représentés doivent être estimés.

Pour les photographies prises depuis l'espace, il faut tenir compte d'un plus grand nombre d'effets influençant la luminosité mesurée. Il peut s'agir

  • des contributions au signal qui résultent des paillettes du soleil sur le sol et de la diffusion de la lumière du soleil par les particules de l'atmosphère,
  • l'absorption partielle du rayonnement thermique émis par le sol par des gaz absorbants dans l'atmosphère,
  • l'impact de l'angle de vue sur le degré d'émission de la matière.

Les températures des surfaces terrestres et marines peuvent être déterminées par les satellites si le ciel est exempt de nuages et permet une vue dégagée. En cas de ciel couvert, la température de la surface supérieure du nuage est mesurée.

De nombreux satellites mesurent la température de la surface terrestre (LST) et la température de la surface de la mer (SST). Les liens vers les fournisseurs de ces données sont indiqués sur la page de liens de cette section.

Dans la section suivante, nous expliquerons à quelles lois obéit l'émission d'un corps chaud pendant le processus de refroidissement, lorsque l'émission passe du visible à l'infrarouge thermique. En outre, nous examinerons plus en détail les caractéristiques spectrales de cette émission.