Atmosfärisk spridning

Och elektromagnetisk strålning kan inte bara absorberas eller överföras, utan även reflekteras eller spridas av partiklar i atmosfären. Spridning är omdirigering av elektromagnetisk energi av svävande partiklar i atmosfären. Typ och mängd av spridning som sker beror på partiklarnas storlek och energins våglängd. Det finns tre huvudtyper av spridning som påverkar den inkommande solstrålningen:

• Rayleighspridning
• Mie-spridning
• Non-selektiv spridning

Rayleighspridning

Rayleighspridning uppstår när strålning (ljus) interagerar med molekyler och partiklar i atmosfären som har en mindre diameter än våglängden på den inkommande strålningen. Kortare våglängder sprids lättare än längre våglängder. Ljus med kortare våglängder (som blått och violett synligt ljus) sprids av små partiklar som NO2 och O2. Eftersom blått ljus befinner sig i slutet av det synliga spektrat med korta våglängder sprids det kraftigare i atmosfären än rött ljus med längre våglängder. Rayleighspridning är orsaken till den blå färgen på himlen. Rayleighspridning kan också ge upphov till dimma i bilder. Vid flygfotografering används särskilda filter för att filtrera bort spridningen av blått ljus för att minska dimman. I digitala bilder används olika tekniker för att minimera effekterna av Rayleighspridning.

Vid soluppgång och solnedgång färdas det inkommande solljuset en längre sträcka (banlängd) genom atmosfären. Den längre vägen leder till spridning av de korta (blå) våglängderna som är så fullständig att vi endast ser de längre våglängderna av ljuset, de röda och orangea. Utan partiklar och spridning skulle himlen se svart ut.

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

Mie Scatter

Mie scatter uppstår när den elektromagnetiska strålningens våglängd är av samma storlek som de atmosfäriska partiklarna. Mie-spridning påverkar i allmänhet strålning från de nära UV-strålarna till de medelinfraröda delarna av spektrumet. Mie-spridning förekommer främst i de lägre delarna av atmosfären där större partiklar finns i större utsträckning, och dominerar när molnförhållandena är täckta. Pollen, damm och smog är de främsta orsakerna till Mie-spridning. Mie-spridning ger upphov till allmänt dis i bilder.

Non-selektiv spridning

Non-selektiv spridning uppstår när diametern på partiklarna i atmosfären är mycket större än strålningens våglängd. Icke-selektiv spridning orsakas främst av vattendroppar i atmosfären. Icke-selektiv spridning sprider all strålning jämnt över de synliga och infraröda delarna av spektrumet – därav termen icke-selektiv. I de synliga våglängderna sprids ljuset jämnt, vilket gör att dimma och moln framstår som vita. eftersom moln sprider alla våglängder av ljuset innebär detta att moln blockerar den mesta energin från att nå jordens yta. Detta kan göra det svårt att tolka och analysera fjärranalyserade bilder i områden som är utsatta för moln och dimma. Moln kastar också skuggor som förändrar belysningen och den relativa reflektionen av ytans egenskaper. Detta kan vara en stor begränsning i fjärranalysbilder.

Inverkan av atmosfärisk interaktion

Inom fjärranalys är det viktigt att förstå atmosfärens inverkan på elektromagnetisk strålning. För det första är det avgörande att förstå atmosfäriska fönster och att kunna identifiera om en sensor kan ”se” genom atmosfären i en viss del av spektrumet eller inte. Eftersom atmosfären absorberar och sprider den inkommande strålningen vill vi ofta korrigera för dessa interaktioner. Denna process kallas ”atmosfärisk korrigering” och är en vanlig bildbehandlingsteknik.

För skojs skull: Mars solnedgång

Atmosfären på Mars skiljer sig från jordens och har en betydande mängd fina partiklar i atmosfären. Detta orsakar annorlunda ljusspridning än vad vi ser här på jorden. Dammet i Marsatmosfären gör att blått ljus kan tränga igenom atmosfären effektivare än ljus med längre våglängder. Det gör att de blå färgerna i det blandade ljuset som kommer från solen stannar närmare solens del av himlen, jämfört med den bredare spridningen av gula och röda färger. Effekten är mest uttalad nära solnedgången, när ljuset från solen passerar genom en längre väg i atmosfären än vad det gör mitt på dagen. Detta ger en blåtonad solnedgång på Mars.

← Tillbaka

Module Home