Atmosfærisk spredning

Ud over at blive absorberet eller transmitteret kan elektromagnetisk stråling også blive reflekteret eller spredt af partikler i atmosfæren. Spredning er omdirigering af elektromagnetisk energi af svævende partikler i atmosfæren. Den type og mængde af spredning, der forekommer, afhænger af partiklernes størrelse og energiens bølgelængde. Der er tre hovedtyper af spredning, som påvirker den indkommende solstråling:

• Rayleigh-spredning
• Mie-spredning
• Non-selektiv spredning

Rayleigh-spredning

Rayleigh-spredning opstår, når stråling (lys) interagerer med molekyler og partikler i atmosfæren, der er mindre i diameter end bølgelængden af den indkommende stråling. Kortere bølgelængder bliver lettere spredt end længere bølgelængder. Lys med kortere bølgelængder (som blåt og violet synligt lys) spredes af små partikler, der omfatter NO2 og O2. Da blåt lys befinder sig i den korte bølgelængde af det synlige spektrum, spredes det kraftigere i atmosfæren end rødt lys med længere bølgelængder. Rayleigh-spredningen er ansvarlig for den blå farve på himlen. Rayleigh-spredning kan også give slør på billeder. Ved luftfotografering anvendes der særlige filtre til at filtrere spredningen af blåt lys fra for at reducere disetåge. I digitale billeder er der forskellige teknikker, der anvendes til at minimere virkningerne af Rayleigh-spredning.

Ved solopgang og solnedgang tilbagelægger det indkommende sollys en længere strækning (vejlængde) gennem atmosfæren. Den længere vej fører til en spredning af de korte (blå) bølgelængder, der er så fuldstændig, at vi kun ser de længere bølgelængder af lyset, de røde og orange bølgelængder. Uden partikler og spredning ville himlen se sort ud.

Billedkilde: Principles of Remote Sensing (Tempfli et al.)

Mie-spredning

Mie-spredning opstår, når bølgelængden af den elektromagnetiske stråling har samme størrelse som de atmosfæriske partikler. Mie-spredning påvirker generelt stråling fra den nære UV-stråling til den midterste infrarøde del af spektret. Mie-spredning forekommer mest i de lavere dele af atmosfæren, hvor større partikler er mere talrige, og dominerer, når der er overskyet. Pollen, støv og smog er de vigtigste årsager til mie-spredning. Mie-spredning giver generel tåge i billeder.

Non-selektiv spredning

Non-selektiv spredning opstår, når diameteren af partiklerne i atmosfæren er meget større end strålingens bølgelængde. Ikke-selektiv spredning forårsages primært af vanddråber i atmosfæren. Ikke-selektiv spredning spreder al stråling jævnt over hele den synlige og infrarøde del af spektret – deraf udtrykket ikke-selektivt. I de synlige bølgelængder spredes lyset jævnt, og derfor fremstår tåge og skyer hvide. da skyer spreder alle bølgelængder af lys, betyder det, at skyer blokerer for, at det meste af energien når frem til jordens overflade. Dette kan gøre det vanskeligt at fortolke og analysere telemåling i områder, der er udsat for sky- og tågebelægning. Skyer kaster også skygger, der ændrer belysningen og den relative refleksion af overfladeelementer. Dette kan være en væsentlig begrænsning i fjernmålingsbilleder.

Indflydelse af atmosfærisk interaktion

I fjernmålingen er det vigtigt at forstå atmosfærens indvirkning på den elektromagnetiske stråling. For det første er det afgørende at forstå atmosfæriske vinduer og at kunne identificere, om en sensor kan “se” gennem atmosfæren i en given del af spektret eller ej. Da atmosfæren absorberer og spreder den indkommende stråling, ønsker vi ofte at korrigere for disse interaktioner. Denne proces er kendt som “atmosfærisk korrektion” og er en almindelig billedbehandlingsteknik.

For sjov: Mars’ solnedgang

Atmosfæren på Mars er anderledes end på Jorden og har en betydelig mængde fine partikler i atmosfæren. Dette forårsager en anderledes spredning af lyset end det, vi ser her på Jorden. Støvet i Mars’ atmosfære tillader blåt lys at trænge mere effektivt gennem atmosfæren end lys med længere bølgelængder. Det bevirker, at de blå farver i det blandede lys, der kommer fra solen, forbliver tættere på solens del af himlen sammenlignet med den bredere spredning af gule og røde farver. Effekten er mest udtalt nær solnedgang, hvor lyset fra solen passerer gennem en længere vej i atmosfæren, end det gør midt på dagen. Dette giver en blåtonet solnedgang på Mars.

← Tilbage

Modul Home