Além de ser absorvido ou transmitido, a radiação eletromagnética também pode ser refletida ou dispersa por partículas na atmosfera. A dispersão é o redirecionamento da energia eletromagnética por partículas em suspensão na atmosfera. O tipo e a quantidade de dispersão que ocorre depende do tamanho das partículas e do comprimento de onda da energia. Existem três tipos principais de dispersão que impactam a radiação solar recebida:
- Mie Scatter
- Mie Scatter
- Non-Selective Scatter
Rayleigh Scatter
Rayleigh Scatter ocorre quando a radiação (luz) interage com moléculas e partículas na atmosfera que têm um diâmetro menor do que o comprimento de onda da radiação que entra. Comprimentos de onda mais curtos são mais facilmente dispersos do que comprimentos de onda mais longos. A luz em comprimentos de onda mais curtos (como a luz visível azul e violeta) é espalhada por pequenas partículas que incluem NO2 e O2. Como a luz azul está na extremidade do comprimento de onda curto do espectro visível, ela está mais fortemente dispersa na atmosfera do que a luz vermelha do comprimento de onda mais longo. A dispersão de Rayleigh é responsável pela cor azul do céu. A dispersão de Rayleigh também pode produzir névoa nas imagens. Na fotografia aérea são usados filtros especiais para filtrar a dispersão da luz azul para reduzir a névoa. Em imagens digitais existem diferentes técnicas usadas para minimizar os impactos da dispersão de Rayleigh.
Ao nascer e pôr-do-sol a luz do sol que chega percorre uma distância maior (comprimento do caminho) através da atmosfera. O caminho mais longo leva à dispersão dos comprimentos de onda curtos (azuis) que é tão completo que só vemos os comprimentos de onda mais longos da luz, o vermelho e o laranja. Na ausência de partículas e dispersão o céu pareceria preto.
Image Source: Princípios de Sensoriamento Remoto (Tempfli et al.)
Mie Scatter
Haze em Xangai, China devido à poluição do ar
Mie Scatter ocorre quando o comprimento de onda da radiação eletromagnética é de tamanho semelhante ao das partículas atmosféricas. A dispersão de Mie geralmente influencia a radiação do UV próximo através das partes do infravermelho médio do espectro. A dispersão de Mie ocorre principalmente nas porções mais baixas da atmosfera onde as partículas maiores são mais abundantes, e domina quando as condições das nuvens estão nubladas. Pólen, poeira e smog são as principais causas da dispersão do mie. A dispersão de mie produz névoa geral em imagens.
Spersão não-seletiva
Spersão não-seletiva ocorre quando o diâmetro das partículas na atmosfera é muito maior do que o comprimento de onda da radiação. A dispersão não-seletiva é causada principalmente por gotículas de água na atmosfera. A dispersão não-seletiva dispersa toda a radiação uniformemente através das porções visíveis e infravermelhas do espectro – daí o termo não-seletivo. Nos comprimentos de onda visíveis, a luz é espalhada uniformemente, daí o nevoeiro e as nuvens aparecerem brancas. Como as nuvens dispersam todos os comprimentos de onda da luz, isto significa que as nuvens bloqueiam a maior parte da energia de alcançar a superfície da Terra. Isto pode dificultar a interpretação e análise de imagens de sensoriamento remoto em áreas propensas à cobertura de nuvens e nevoeiro. As nuvens também lançam sombras que mudam a iluminação e a relativa reflectância das características da superfície. Isto pode ser uma grande limitação em imagens de sensoriamento remoto.
Imagens Landsat 8 cobertas de nuvens da Costa Norte (esquerda) e sombras de nuvens em imagens aéreas (direita)
Impacto da Interação Atmosférica
No sensoriamento remoto é importante compreender o impacto que a atmosfera tem na radiação eletromagnética. Primeiro, é crucial entender as janelas atmosféricas e ser capaz de identificar se um sensor pode “ver” ou não através da atmosfera em uma determinada porção do espectro. Porque a atmosfera absorve e dispersa a radiação que chega, muitas vezes queremos corrigir para estas interações. Este processo é conhecido como “correção atmosférica” e é uma técnica comum de processamento de imagem.
Para diversão: Pôr-do-sol Marciano
A atmosfera em Marte é diferente da da Terra e tem uma quantidade significativa de partículas finas na atmosfera. Isto causa uma dispersão de luz diferente do que a que vemos aqui na Terra. A poeira na atmosfera marciana permite que a luz azul penetre na atmosfera de forma mais eficiente do que a luz de maior comprimento de onda. Isso faz com que as cores azuis na luz mista que vem do sol fiquem mais próximas da parte do céu do sol, em comparação com a dispersão mais ampla das cores amarela e vermelha. O efeito é mais pronunciado perto do pôr-do-sol, quando a luz do sol passa por um caminho mais longo na atmosfera do que ao meio-dia. Isto produz um pôr-do-sol azul em Marte.
Pôr-do-sol em Marte
Image Source: NASA/JPL
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