2. Temperatuurstraling

Absorptie en emissie: De stralingswet van Kirchhoff     (4/4)

Temperatuur beelden

Het is mogelijk om de verschillende grijstinten in infraroodbeelden te koppelen aan temperaturen. Verschillende temperaturen kunnen worden aangegeven met een kleurenschaal. Op deze manier worden kleurgecodeerde temperatuurbeelden verkregen. In de meeste gevallen wordt blauw gebruikt om een lagere temperatuur aan te duiden, terwijl rood een hogere aangeeft. Dit wordt gebruikt bij thermografie van gebouwen om thermische lekken in muren en ramen op te sporen.

De warmtebeelden in de linkerkolom zijn gemaakt met een Fluke® Ti10 infraroodcamera. Het spectrale bereik van de detector ligt tussen 7,5 en 14 μm.

Slechte isolatie Foto Goede isolatie Foto
Thermal image of a building with scant isolation
Links: Thermisch beeld van een slecht geïsoleerd gebouw. De kamer rechtsboven is oververhit, waardoor de ramen, buitenmuren en het dak verhoogde temperaturen vertonen.
Midden links: Foto van het slecht geïsoleerde gebouw.
Midden rechts: Thermisch beeld van een beter geïsoleerd gebouw. Ramen zijn hier ook koudebruggen. De gevel heeft een licht verhoogde temperatuur door zonlicht van de rechterkant.
Rechts: Foto van het beter geïsoleerde gebouw.
Datum opname: 17 jan 2017 11 uur, luchttemperatuur -12°C. De lucht lijkt zwart; de stralingstemperatuur was -30°C, ver onder de gebruikte schaal in deze beelden.

Gepolijste metalen hebben een lage emissiewaarde. Daarom is hun absorptiegraad ook laag en reflecteren ze in plaats daarvan de straling die door de omgeving wordt uitgezonden. De volgende afbeelding toont een voorbeeld.

Brievenbus, IR Brievenbus, VIS
Thermisch beeld van een metalen brievenbus
Links: Thermisch beeld van een brievenbus van roestvrij staal. Aan de bovenkant reflecteert hij de straling van de koude lucht, aan de voorkant en onderkant de straling van de grond.
Rechts: Foto van de brievenbus.
Datum van opname: 17 jan 2017 11 uur. De luchttemperatuur was -12°C, en vermoedelijk was dit ook de werkelijke temperatuur van de brievenbus.

 

Het is mogelijk om warmtebeelden te verkrijgen van regio's in verschillende seizoenen met behulp van een onderzoeksvliegtuig om de temperatuurverschillen van objecten in de loop van een jaar zichtbaar te maken.

Zoom Sign
Thermische beelden van Dahl bij Paderborn in de winter (links), lente (midden) en zomer (rechts). Luchtfoto genomen door een DAEDALUS-scanner vanaf 300 m boven de grond.
Bron: DLR.
Zoom Sign
Thermisch beeld van München
Thermische opname van de binnenstad van München, 1982. Luchtfoto genomen door een Bendix-scanner. De gemarkeerde gebieden tonen van boven naar beneden de Engelse Tuin, het centraal station en de Theresienwiese.
Bron: DLR.
Om de stralingstemperatuur om te rekenen naar de werkelijke temperatuur, moeten de emissiegraden van de getoonde objecten worden geschat.

Voor foto's vanuit de ruimte zijn er nog meer effecten die de gemeten helderheid beïnvloeden en waarmee rekening moet worden gehouden. Dit kunnen zijn:

  • signaalbijdragen die het gevolg zijn van zonneschittering op de grond en van verstrooiing van zonlicht door deeltjes in de atmosfeer,
  • de gedeeltelijke absorptie van de thermische straling die door de grond wordt uitgezonden door absorberende gassen in de atmosfeer,
  • de invloed van de gezichtshoek op de mate van emissie van materie.

Temperaturen van land- en zeeoppervlakken kunnen door satellieten worden bepaald als de lucht vrij is van wolken, waardoor een onbelemmerd zicht mogelijk is. Bij bewolking wordt de temperatuur van het bovenste wolkenoppervlak gemeten.

Veel satellieten meten de temperatuur van het landoppervlak (LST) en de temperatuur van het zeeoppervlak (SST). Links naar aanbieders van deze gegevens staan op de linkpagina van deze sectie.

In de volgende paragraaf wordt uitgelegd aan welke wetten de emissie van een warm lichaam gehoorzaamt tijdens het afkoelingsproces wanneer de emissie verschuift van het zichtbare naar het thermisch infrarood. Bovendien zullen verdere details van de spectrale karakteristieken van deze emissie nader worden bekeken.