Además de ser absorbida o transmitida, la radiación electromagnética también puede ser reflejada o dispersada por las partículas de la atmósfera. La dispersión es la redirección de la energía electromagnética por las partículas suspendidas en la atmósfera. El tipo y la cantidad de dispersión que se produce depende del tamaño de las partículas y de la longitud de onda de la energía. Hay tres tipos principales de dispersión que afectan a la radiación solar entrante:
- Dispersión de Rayleigh
- Dispersión de Mie
- Dispersión no selectiva
Dispersión de Rayleigh
La dispersión de Rayleigh se produce cuando la radiación (la luz) interactúa con moléculas y partículas de la atmósfera que tienen un diámetro menor que la longitud de onda de la radiación entrante. Las longitudes de onda más cortas se dispersan más fácilmente que las más largas. La luz de longitudes de onda más cortas (como la luz visible azul y violeta) se dispersa por pequeñas partículas que incluyen NO2 y O2. Dado que la luz azul se encuentra en el extremo de longitud de onda corta del espectro visible, se dispersa más fuertemente en la atmósfera que la luz roja de mayor longitud de onda. La dispersión de Rayleigh es la responsable del color azul del cielo. La dispersión de Rayleigh también puede producir bruma en las imágenes. En la fotografía aérea se utilizan filtros especiales para filtrar la dispersión de la luz azul y reducir la niebla. En las imágenes digitales se utilizan diferentes técnicas para minimizar los impactos de la dispersión de Rayleigh.
Al amanecer y al atardecer la luz solar entrante recorre una distancia más larga (longitud del camino) a través de la atmósfera. El recorrido más largo provoca una dispersión de las longitudes de onda cortas (azules) tan completa que sólo vemos las longitudes de onda más largas de la luz, el rojo y el naranja. En ausencia de partículas y de dispersión, el cielo parecería negro.
Fuente de la imagen: Principios de la teledetección (Tempfli et al.)
Dispersión Mie
Haze en Shangai, China, debido a la contaminación atmosférica
La dispersión Mie se produce cuando la longitud de onda de la radiación electromagnética tiene un tamaño similar al de las partículas atmosféricas. La dispersión de Mie suele influir en la radiación desde el ultravioleta cercano hasta el infrarrojo medio del espectro. La dispersión Mie se produce sobre todo en las partes bajas de la atmósfera, donde las partículas más grandes son más abundantes, y domina cuando las condiciones de las nubes están cubiertas. El polen, el polvo y el smog son las principales causas de la dispersión Mie. La dispersión Mie produce una neblina general en las imágenes.
Dispersión no selectiva
La dispersión no selectiva se produce cuando el diámetro de las partículas en la atmósfera es mucho mayor que la longitud de onda de la radiación. La dispersión no selectiva es causada principalmente por las gotas de agua en la atmósfera. La dispersión no selectiva dispersa toda la radiación de manera uniforme en las porciones visible e infrarroja del espectro, de ahí el término no selectivo. En las longitudes de onda visibles, la luz se dispersa uniformemente, por lo que la niebla y las nubes aparecen de color blanco. Esto puede dificultar la interpretación y el análisis de las imágenes de teledetección en las zonas propensas a la cobertura de nubes y niebla. Las nubes también proyectan sombras que cambian la iluminación y la reflectancia relativa de las características de la superficie. Esto puede ser una limitación importante en las imágenes de teledetección.
Imágenes Landsat 8 de la Costa Norte cubiertas por nubes (izquierda) y sombras de nubes en las imágenes aéreas (derecha)
Impacto de la interacción atmosférica
En la teledetección es importante entender el impacto que tiene la atmósfera en la radiación electromagnética. En primer lugar, es crucial entender las ventanas atmosféricas y poder identificar si un sensor puede o no «ver» a través de la atmósfera en una determinada porción del espectro. Dado que la atmósfera absorbe y dispersa la radiación entrante, a menudo queremos corregir estas interacciones. Este proceso se conoce como «corrección atmosférica» y es una técnica común de procesamiento de imágenes.
Por diversión: Atardecer marciano
La atmósfera de Marte es diferente a la de la Tierra y tiene una cantidad importante de partículas finas en la atmósfera. Esto provoca una dispersión de la luz diferente a la que vemos aquí en la Tierra. El polvo de la atmósfera marciana permite que la luz azul penetre en la atmósfera con más eficacia que la luz de mayor longitud de onda. Eso hace que los colores azules de la luz mixta procedente del sol se mantengan más cerca de la parte del cielo que corresponde al sol, en comparación con la dispersión más amplia de los colores amarillo y rojo. El efecto es más pronunciado cerca de la puesta de sol, cuando la luz del sol pasa por un camino más largo en la atmósfera que al mediodía. Esto produce una puesta de sol teñida de azul en Marte.
Puesta de sol en Marte
Fuente de la imagen: NASA/JPL
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