4. Теплове випромінювання.
Надходить від усіх об’єктів, температура яких більша за абсолютний 0 (-273,150С)
Це випромінювання так чи інакше використовується більшістю систем ДЗ. В загальному випадку будь-який нагрітий об’єкт випромінює електромагнітну енергію у деякому обмеженому діапазоні неперервного спектру довжин хвиль. Введемо поняття спектральної яскравості, що характеризує яскравість нескінченно малого діапазону хвиль.
Спектральну яскравість можна вирішити через частоту або через довжину хвилі.
Поняття абсолютно чорного тіла (Гіргаф 1862) означає ідеалізований об’єкт, що поглинає все електромагнітне випромінювання, яке надходить на нього ззовні, і нічого не відбиває; в той же час абсолютно чорне тіло (ачт) здатне випромінювати електромагнітні хвилі, енергія котрих прямо пропорційна його абсолютній температурі.
h – стала Планка
k – постійна Больцмана
T – абсолютна температура в кельвінах
При
достатньо великих значеннях λ рівняння
може
бути апроксимоване наступним чином:
-
Апроксимація Релея-Дживса.
Така апроксимація припускається за умови:
Дана апроксимація застосовується в діапазоні радіо і мікрохвильових частот для об’єктів із звичайною наземною t0
Оскільки Lλ це спектральна яскравість для вузького діапазону спектру довжин хвиль, то то отримати повну яскравість L випромінювання ачт можна про інтегрувавши вираз (1) по усіх довжинах хвиль. Відповідно повна енергосвітимість ачт:
Закон больцмана
Де 𝜎 – константа Стефана-Больцмана
k – постійна Больцмана
Цей закон показує скільки енергії випромінюється абсолютно чорним тілом сумарно по всіх довжинах хвиль. Просто максимум хвилі припадає на певну довжину хвилі λmax
Дифракція - явище, що виникає при поширенні хвиль (наприклад, світлових і звукових хвиль). Суть цього явища полягає в тому, що хвиля здатна огинати перешкоди. Це зумовлює те, що хвильовий рух спостерігається в області за перешкодою, куди хвиля не може потрапити прямо. Явище пояснюється інтерференцією хвиль на краях непрозорих об'єктів або неоднорідностях між різними середовищами на шляху поширення хвилі. Прикладом може бути виникнення кольорових світлових смуг в області тіні від краю непрозорого екрана.
Дифракція добре проявляється тоді, коли розмір перешкоди на шляху хвилі порівняний з її довжиною або менший.
λ – довжина хвилі
b – лінійний розмір
отже, дифракція накладає обмеження на просторову роздільну здатність до рівня приблизно λ/b
5. Взаємодія електромагнітного випромінювання з атмосферою Землі.
Електромагн́ітне випром́інювання — взаємозв́язані коливання електричного (Е) i магнітного (B) полів, що утворюють електромагнітне поле. Розповсюдження Е.в. здійснюється за допомогою електромагнітних хвиль. Е.в. представляє собою потік фотонів, який тільки при великій їх (фотонів) кількості можна розглядати як неперервний процес. Атмосфера Землі — атмосфера планети Земля, одна з геосфер, суміш газів, що оточують Землю, та утримуються завдяки силі тяжіння. Тиск атмосфери зменшується зі збільшенням висоти над поверхнею. Попри те, що маса атмосфери становить лише одну мільйонну частку маси Землі, вона відіграє вирішальну роль у різних природних циклах (кругообігу води, вуглецевому циклі і азотному циклі). Майже 75 % маси атмосфери зосереджено у нижньому 10-кілометровому шарі, тобто у межах біосфери. Структура атмосфери: тропосфера (10-11 км), стратосфера(до 25 км), мезосфера(до 80 км), термосфера (вище 100).
Щоб досягти чутливих елементів прийомних пристроїв, встановлених на космічному апараті електромагнітні коливання, які йдуть із Землі, повинні пронизувати всю товщу земної атмосфери. Проте атмосфера пропускає далеко ще не всю електромагнітну енергію, випромінену з Землі. Чимала частина її, позначаючись, повертається на Землю, а певна кількість розсіюється і поглинається. У цьому атмосфера небайдужа до електромагнітним випромінюванням різної довжини хвилі. Одні коливання вона пропускає порівняно вільно, створюючи їм «вікна прозорості», інші – майже зовсім затримує, відбиваючи, розвіюючи і поглинаючи их. Поглиненна і розсіювання електромагнітних хвиль атмосферою обумовлені її газовим складом і аерозольними частинками, й у залежність від стану атмосфери вона діє вивчення з Землі неоднаково. Тому на згадуваній приймальне пристрій космічного апарату може лише не та частина електромагнітного випромінювання від досліджуваних об'єктів, що може пройти крізь атмосферу. Якщо вплив її велике, то виникають істотних змін у спектральному, кутовому і просторовому, розподілі излучения. Майже завжди на випромінювання, яке від земних утворень, накладається атмосферне фон, який спотворює структуру електромагнітних хвиль, завдаючи певну інформацію про атмосфері, може бути її оцінці залежно від різних факторов. Значення ступеня і характеру впливу атмосфери, на походження крізь нього електромагнітного випромінювання з Землі для випромінювання природних ресурсів з космосу відчутно. Особливо важливо знати вплив атмосфери пройти електромагнітних хвиль щодо слабко випромінюючих й погано що відбивають земних утворень, коли атмосфера може майже зовсім придушити чи спотворити сигнали, що характеризують досліджувані объекты. ля вивчення природних ресурсів з космосу підбирають таке час й умови, коли поглинаюча і спотворюють вплив атмосфери мінімально. Працюючи в видимому діапазоні вибирається світлий діб, при узвишші кута Сонця над обрієм 15 - 35(, при невисокою вологості, невеличкий хмарності, можливості великий прозорості й малої аэрозольности атмосферы. Спектральний склад повкрхонь й інтенсивність електромагнітних випромінювань земних різних утворень визначаються їх абсолютної температурою, характером поверхні, і фізико-хімічними свойствами.