EM záření, základní fyzikální zákony v DPZ, interakce s atmosférou a povrchem, spektrální chování objektů
====== Základní fyzikální zákony v DPZ =====
* jakýkoliv elektrický náboj pohybující se s nenulovým zrychlením vyzařuje EM vlnění
* když jakýmkoliv jiným objektem (třebas anténa) prochází střídavý elektrický proud, tak vyzařuje EM záření o frekvenci proudu
* základem je elektromagnetická vlna skládající se elektrické a magnetické vlny
* tyhle dvě vlny jsou na sebe vzájemně kolmé a rovnoběžné v šíření
{{ ::emvna.png?nolink |}}
* **vlnová teorie**
* c = f×λ
* **částicová teorie**
* Q = h×f
* foton = část EM záření
* **planckova konstanta**
* konstanta vyzařovaného zákona černého tělesa
* h = 6,626 x 10-34 J.s
* **absolutně černé těleso**
* ideální těleso pohlcující veškeré záření všech vlnových délek dopadajících na jeho povrch
* ideální zářič = ze všech možných těles o stejné teplotě vydává největší možné množství zářité energie
* slunce (5000 K), reliktní záření(2,7 K)
* **Stefan-Boltzmanův zákon**
* intenzita vyzařování tělesa je přímo úměrná čtvrté mocnině jeho teploty
* //M = σ×T 4//
* delta =5,670367×10-8 W.m-2.K-4>
* T je absolutní teplota tělesa
* energie klesá s vlnovou délkou, proto musí být dlouhovlné záření snímáno na mnohem větší ploše než to krátkovlnné např. (dlouhé vlny jsou hůře zjistitelné)
* **Wiennův zákon posuvu**
* lambdamax = c/T
* vlnová délka, jíž přísluší maximální intenzita vyzařování je nepřímo úměrná teplotě tělesa
* čím vyšší bude teplota tělesa, tím víc bude vyzařovat energie o kratší vlnové délce
* Slunko, žárovka, roztavené železo (protoje červené), ostatní objekty už vyzazují v infra
* Země třeba má 300K, takže 9,7 nm (Slunce 0,5 nm)
absolutní nula= -273,13 ˚C
* **Kirkhoffův zákon**
* reálné objekty vždy vyzařují menší množství energie než AČT o stejné teplotě
* emisivita = poměr mezi intenzitou vyzařování AČT a reálného tělesao dané teplotě
====== Interakce s atmosférou ======
* ovlivnění EM záření atmosférou se mění podle délky dráhy, kterou toto záření prochází atmosférou; s velikostí emitovaného signálu; s atmosférickými podmínkami a také s vlnovou délkou
* rozpty obecně způsobuje vyšší hodnoty naměřeného záření, především v kratších vlnových délkách
* pohlcování zase naměřené hodnoty v delších vlnových délkách snižuje
===== rozptyl =====
* závisí na rozměru rozptylujících částic
* **Rayleighův molekulární rozptyl**
* částice mají menší rozměr než vlnová délka
* hlavně krátkovlnné
* modré světlo se rozptylujevíc než červené
* kvůli tomu je modrá obloha -> pak je západ a východ Slunce a paprsky musí procházet daleko větší drahou -> rozptyl je tak dokonalý, že vidíme pouze méně rozptýlené záření delších vlnových délek (oranžovou a červenou)
* **aerosolový rozptyl**
* když jsou částice větěí než vlnová délka
* např. vodní pára, prachové částice
* **neselektivní rozptyl**
* velké částice = vodní kapičky
* nezávisí na vlnové délce
* způsobují stejně intenzivní rozpyl všech vlnových délekve viditelné části spektra = proto jsou mraky bílé
===== pohlcování =====
* dochází k úplné ztrátě energie na dané vlnové délce
* hlavně O3, CO2, vodní pára
* nedá se tak vůbec měřit
* části EM záření, které nejsou pohlcovány rozptylem a dá se na nich měřit jsou atmosférická okna
====== Interakce s povrchem ======
* EM záření může být: odraženo, pohlceno, vedeno
* kolik záření se odrazí závisí na vlastnostech objektu
* v jednom intervalu vlnových délek můžou objekty odrážet jiné množství záření než v jiném intervalu -> teorie spektrálního chování
* spektrální odrazivost
* procentuální podíl odraženého záření vzhledem k dopadajícímu záření
* spektrální chování -> typické vlastnosti v určité oblasti spektra
====== Spektrální chování objektů ======
* závislost na druhu látky či objektu, na fyzikálním stavu, na stavu jeho okolí
* listnáče a jehličnanyodliším v infra (jehličnany mají nižší)
* poškožení kytek emisemi -> jsou ve stresu -> menší aktivita chlorofylu -> začínají odrážet i R a G -> výrazný pokles odrazivosti v infra
* modré spektrum proniká nejhloubcve vodě,takže když budu chtít zjistit obsah minerálů ve vodě, použiju tohle
{{ ::odr1.png?nolink |}}
===== vegetace =====
* oblast pigmentační absorpce (0,4-0,7), oblast buněčné struktury (0,7-1,3; nárust kolem 0,7 kvůli morfologickému utváření listu, takže super pro odlišení kytek,LAI), oblast vodní absorpce (1,3-3; vodní stres)
{{ ::odr4.png?nolink |}}
* mikrovlny s nižší frekvencí -> druh vegetace, objem biomasy
* nedostatek Fe nebo Mg -> míň chlorofylu -> žloutnutí listů
{{ ::odr2.png?nolink |}}
===== voda =====
* homogenní, různá skupenství -> růzá odrazivost
* max propustnost 0,48 -> proniká až do 20 metrů
* sníh a led mají ve viditelném a v NIR vysokou odrazivost (v MIR má sníh nižší)
* radar pracujícív X pásmu umí rozlišit stáří a druh sněhu a jeho mocnost
* nejvíc ve viditelné, pak se chová skoro jako AČT
{{ ::voda.png?nolink |}}
===== půda =====
* heterogenní
* nárust odrazivosti s narůstající velikostí půdních částic (spraš -> jíl -> písek)
* vyšší vlhkost -> snížená odrazivost
{{ ::puda.png?nolink |}}
===== minerály =====
* celkem homogenní
* lepší jsou hyperspektrální data kvůli lepší lokalizaci absorpčních pásů
* vhodné MIR a termální záření nato