2.2. Физические основы, технические средства и технологии получения аэрокосмических снимков

При аэрокосмическом зондировании информация об объекте исследования извлекается из результатов регистрации излучения, представляющего собой электромагнитные волны, которые имеют разную длину, но распространяются прямолинейно с одинаковой скоростью – скоростью света – и при взаимодействии с веществом подчиняются одинаковым физическим законам.

2.2.1. Электромагнитный спектр

Последовательность электромагнитных волн, классифицированная по их длинам (или частотам) называется спектром. Электромагнитные волны условно делят на диапазоны по различным признакам (способу получения, способу регистрации, характеру взаимодействия с веществом). У разных авторов классификация может различаться.

2.2.2. Источники электромагнитного излучения. Оптические характеристики объектов

Основным естественным источником излучаемой энергии является Солнце. И Земля как планета в целом не только поглощает энергию, но и излучает ее. В аэрокосмических методах помимо естественного излучения Земли и Солнца используется и искусственное излучение.

Солнечное излучение

Солнце излучает различные электромагнитные волны – от ультрафиолетовых до радиоволн. Основная энергия приходится на излучение с длинами волн 0,3 – 3 мкм, причем максимум энергии – на волны длиной около 0,5 мкм.

Для характеристики взаимодействия излучения с объектами используют различные величины.

Первостепенной характеристикой является яркость (плотность потока регистрируемого излучения). На нее влияет освещенность, которая складывается из освещенности прямым солнечным светом, рассеянным светом небосвода и светом, отраженным от соседних объектов.

2.2.3. Влияние атмосферы на регистрирующее излучение

Электромагнитное излучение, прежде чем попасть в регистрирующий прибор, расположенный на некоторой высоте над земной поверхностью, проходит сквозь атмосферу, которая является основным источником помех и искажений при изучении земной поверхности и которую называют ахиллесовой пятой космического зондирования в оптическом диапазоне. Даже маломощные облака блокируют все оптическое излучение. Только радиоволны длиной свыше 2 см беспрепятственно проходят сквозь облачный покров.

Но даже проходя сквозь безоблачную атмосферу, электромагнитное излучение испытывает рефракцию (искривление лучей), связанную с изменением коэффициента преломления в разных слоях атмосферы, что обусловлено их различной плотностью, температурой, влажностью.

Кроме того, происходит ослабление излучения вследствие рассеяния и поглощения атмосферными компонентами, главным образом частицами влаги, пыли, озоном, углекислым газом, метаном.

Атмосфера подобно фильтру пропускает лучи различных длин волн избирательно, селективно, поэтому вести исследования можно только в отдельных зонах спектра электромагнитных волн, получивших название окна прозрачности.

Регистрирующий прибор, находящийся над земной поверхностью, фиксирует суммарное излучение, которое слагается из излучения исследуемого объекта и излучения нижележащего атмосферного слоя.

Таким образом, оптические характеристики объектов, определенные сквозь толщу атмосферы, отличаются от характеристик, полученных в непосредственной близости от объектов; яркости объектов могут быть усиленными или ослабленными, а относительные контрасты сглаженными. Опыт показывает, что из-за отрицательного влияния атмосферы разрешение космических снимков может снизиться в 2 раза по сравнению с расчетным.