1. Физични основи

Атмосферно влияние

Радиацията се влияе от атмосферата по различни начини. Слънчевата радиация се разсейва, отразява или поглъща от частиците в атмосферата, както и отразената от земята радиация. Облаците са най-лошият смущаващ фактор за радиацията, който не дава възможност на пасивните спътникови датчици да измерват параметрите на земната повърхност.

Атмосферното влияние зависи от дължината на вълната. В диапазона на видимата светлина, където интензивността на слънчевото излъчване е най-висока, предавателната способност на атмосферата е най-висока (виж фигурата). В диапазона на по-високите дължини на вълната предавателната способност намалява до по-тесни области. Тук влизат оптичните прозорци в топлинния инфрачервен спектър, където повърхността на Земята излъчва радиация. В диапазона на микровълните атмосферата е почти годна за предаване, но радиацията на слънцето и земята е ниска; затова този диапазон се използва от активните радарни системи. Дължини на вълната, по-малки от дължината на ултравиолетовата област, се поглъщат почти изцяло от атмосферата, поради което имат по-малко значение за дистанционните изследвания. Дистанционните изследвания се фокусират върху областите на пропускване – така наречените атмосферни прозорци.

Атмосферното разсейване е дифузията на радиацията, причинена от атмосферните частици.

Разсейването на Рейли е дифузно разсейване, причинено от миниатюрни частици и молекули (например, азотни или кислородни) с диаметър, по-малък от дължината на вълната, взаимодействаща с радиацията. Слънчевата светлина с малка дължина на вълната се разсейва по-интензивно от радиацията с по-голяма дължина на вълната.

Разсейването на Рейли е причина и за "мъглата", и за намаляването на контраста на образите. В цветните снимки то придава синкаво-сив цвят на изображението.

Разсейването на Мие се предизвиква от частици в атмосферата с по-голям диаметър от разглежданата дължина на вълната на радиацията. Това са водните капчици в облаците, ледените кристали и аерозолите (морска сол, прах, биологични материали, сулфати, нитрати и др., породени от изпарения, огън и горски пожари, вулканични изригвания и промишлена дейност). Това разсейване се характеризира с по-малка избирателност спрямо дължината на вълната от разсейването на Рейли, което обяснява защо облаците са бели, а прахът – сив.

За разлика от разсейването, поглъщането, представлява ефективна загуба на излъчена енергия, предизвикана най-вече от водни пари, въглероден двуокис и озон. Поглъщането на всички газове зависи в голяма степен от дължината на вълната и определя атмосферните прозорци, т.e. диапазона на неблокираните участъци от спектъра.

При всяка задача от областта на дистанционните изследвания трябва да се вземат предвид два основни аспекта: първичните източници на електромагнитна радиация (слънчева и земна) и атмосферните прозорци. Изборът на спектрална чувствителност на датчиците, използвани за регистриране и записване на радиацията изисква наличие на специфична информация (виж фигурата).