User Tools

Site Tools

fyzikalni_zaklady_dpz

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
  • nejvíc ve viditelné, pak se chová skoro jako AČT

půda

  • heterogenní
  • nárust odrazivosti s narůstající velikostí půdních částic (spraš → jíl → písek)
  • vyšší vlhkost → snížená odrazivost

minerály

  • celkem homogenní
  • lepší jsou hyperspektrální data kvůli lepší lokalizaci absorpčních pásů
  • vhodné MIR a termální záření nato
Permalink fyzikalni_zaklady_dpz.txt · Last modified: 2016/05/18 10:44 by efox

oeffentlich