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
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
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)
mikrovlny s nižší frekvencí → druh vegetace, objem biomasy
nedostatek Fe nebo Mg → míň chlorofylu → žloutnutí listů
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