1. Podstawy fizyczne

Czynniki atmosferyczne

Wszystkie zakresy promieniowania podlegają wpływowi atmosfery na wiele różnych sposobów. Promieniowanie słoneczne, podobnie jak ziemskie promieniowane odbite, jest rozpraszane, odbijane lub absorbowane przez cząsteczki w atmosferze. Chmury stanowią dla promieniowania największą przeszkodę i uniemożliwiają pasywnym sensorom satelitarnym przeprowadzenie pomiaru powierzchni Ziemi.

Wpływy atmosfery zależne są od długości fal. W zakresie światła widzialnego, w którym Słońce emituje promieniowanie o najwyższej intensywności, przepuszczalność atmosferyczna jest najwyższa (patrz: rycina). W przedziale większych długości fal przepuszczalność jest zredukowana do wąskich pasm. Obejmują one okna optyczne (atmosferyczne) w podczerwieni termalnej – zakresie spektrum, w którym Ziemia oddaje promieniowanie. W zakresie mikrofali atmosfera jest ledwie przepuszczalna, jednak promieniowanie ziemskie i słoneczne również jest niskie dla tych długości, dlatego też ten zakres jest wykorzystywany przez aktywne systemy radarowe. Fale krótsze niż promieniowanie ultrafioletowe są niemal całkowicie pochłaniane przez atmosferę i przez to mniej istotne dla teledetekcji. Teledetekcja koncentruje się na zakresach przepuszczalnych, tak zwanych oknach atmosferycznych.

Rozpraszanie atmosferyczne oznacza dyfuzję promieniowania przez cząstki występujące w atmosferze.

Rozpraszanie Rayleigha to rozpraszanie spowodowane obecnością w atmosferze cząsteczek np. azotu i tlenu) o średnicy mniejszej niż długość fali przepływającego promieniowania. Krótkofalowe światło słoneczne jest silniej rozpraszane niż promieniowanie o dłuższych falach.

Rozpraszanie Rayleigha powoduje także zamglenia oraz zmniejsza kontrastowość barw na zobrazowaniach. Na zdjęciach barwnych zjawisko to będzie widoczne jako szaro-błękitna poświata na obrazie.

Rozpraszanie Mie spowodowane jest przez obecność w atmosferze cząsteczek o większej średnicy niż rozważane fale promieniowania. Są to krople wody zawarte w chmurach, kryształki lodu lub aerozole (sól morska, pył, materiał biologiczny, siarczany, azotany itp. pochodzące z procesów parowania, pożarów, w tym pożarów lasów, erupcji wulkanów i przemysłu). Rozpraszanie Mie przepuszcza więcej fal niż rozpraszanie Rayleigha, co tłumaczy, dlaczego chmury są białe a kurz szary.

W odróżnieniu od rozpraszania, absorpcja oznacza stratę energii promienistej i najczęściej powodowana jest przez parę wodną, dwutlenek węgla i ozon. Absorpcja wszystkich gazów jest silnie zależna od długości fal oraz determinuje występowanie okien atmosferycznych, to jest zakresy spektrum nie zablokowane przez atmosferę.

Podczas wykonywania jakiegokolwiek zadania związanego z teledetekcją należy wziąć pod uwagę dwa istotne aspekty: podstawowe źródła promieniowania elektromagnetycznego (Słońce i Ziemię) oraz okna atmosferyczne. Szczegółowe informacje są konieczne by móc ustalić czułość spektralną sensorów wykrywających i rejestrujących promieniowanie (patrz: rycina).