Formas de Captura de Información: Reflexión y Emisión de la Radiación
Reflexión
La radiación solar se refleja en los objetos. El sol se utiliza como un cuerpo que emite energía de forma continua. La fuerte radiación visible lo convierte en fuente natural de radiaciones que son recibidas por otros cuerpos que, a su vez, las reflejan, absorben y transmiten.
Emisión
La radiación terrestre es emitida por los objetos. Cualquier cuerpo con una temperatura superior al 0 absoluto emite radiación electromagnética, con una intensidad y composición espectral muy diferente a la emitida por el sol, ya que está directamente relacionada con la temperatura.
Emisión-Reflexión
La radiación es emitida por el sensor y reflejada por los objetos. Se emplea a través de un sistema de teledetección activa que genera radiación electromagnética de gran longitud de onda para posteriormente registrar su eco sobre la superficie terrestre.
Las técnicas basadas en los dos primeros tipos se conocen como teledetección pasiva y la última como activa.
Espectro Electromagnético
La radiación electromagnética comprende una amplia variedad de frecuencias o longitudes de onda que abarcan desde los rayos gamma a las ondas de radio. Todas estas emisiones constituyen el denominado espectro electromagnético.
Las radiaciones electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de la luz. Ellas transportan energía radiante. Cuando la radiación electromagnética incide sobre la superficie de un cuerpo, una parte es reflejada y el resto transmitida. La intensidad de las ondas electromagnéticas disminuye con el cuadrado de la distancia.
Radiaciones más utilizadas:
- Microondas: También llamadas hiperfrecuencias, se usan en los sensores radar. Se generan mediante unos dispositivos electrónicos llamados magnetrones.
- Radiación Infrarroja: Los cuerpos calientes emiten radiación infrarroja, propiedad que tiene muchas aplicaciones en teledetección, medicina y astronomía. La zona infrarroja del espectro se subdivide en 3 regiones: cercano, medio y lejano o térmico.
- Espectro Visible: La luz es la parte visible del espectro electromagnético. La sensibilidad espectral del ojo humano es muy estrecha y se subdivide en 6 intervalos que definen los colores básicos.
- Radiación Ultravioleta: Es la componente principal de la radiación solar.
Hasta la primera mitad del siglo XIX toda la información sobre el universo se recogía de las observaciones en luz visible.
Interacción Atmosférica vs Radiaciones
Absorción
Cada uno de los gases atmosféricos tiene capacidad para absorber radiación en diferentes longitudes de onda. Fundamentalmente son 3 los gases que absorben radiación:
- Ozono: Absorbe la radiación ultravioleta.
- Dióxido de Carbono: Absorbe la radiación en la porción del infrarrojo lejano, de forma que atrapa este calor dentro de la atmósfera.
- Vapor de Agua: Absorbe radiación de onda larga infrarrojo térmico y onda corta de microondas (22um-1mm). La presencia de vapor en la parte baja de la atmósfera varía enormemente del punto donde nos encontremos y en cortos espacios de tiempo.
Ventanas Atmosféricas
Regiones donde el espectro no es absorbido, la atmósfera es diáfana.
Dispersión
Es el redireccionamiento de la radiación por parte de los gases y aerosoles presentes en la atmósfera en cualquier dirección. Existen 3 tipos básicos:
- Dispersión de Rayleigh: La producen los gases atmosféricos en la alta atmósfera. Es mayor cuanto menor es la longitud de onda. La luz azul se dispersa 4 veces más que la roja y la ultravioleta 16 veces más que la roja.
- Dispersión de Mie: Se produce en la baja atmósfera debido a los aerosoles. Afecta especialmente a la luz visible.
- Dispersión No Selectiva: Se produce en la baja atmósfera. Las partículas son mayores que la radiación incidente. No depende de la longitud de onda.
La luminosidad de la atmósfera es efecto de la dispersión. Los satélites registran esta luminosidad además de la energía reflejada por los objetos situados sobre la superficie. El resultado es: aumenta el brillo, disminuye el contraste y se difuminan los bordes de los objetos.
Emisión
La atmósfera irradia el equivalente al 59% de la luz solar entrante al espacio como energía térmica infrarroja o calor. La atmósfera absorbe directamente alrededor del 23% de la luz solar entrante y la energía restante es transferida de la superficie de la Tierra por evaporación (25%), convección (5%) y radiación térmica infrarroja (5-6%). La energía infrarroja térmica restante de la superficie (12%) pasa a través de la atmósfera y escapa al espacio.
Vegetación
La vegetación sana tiene una reflexión baja en el visible aunque con un pico en el color verde debido a la clorofila. Este pigmento aparece en concentraciones entre 5-10 veces mayores que otros como el caroteno. La reflexión es muy alta en el infrarrojo reflejado o próximo debido a la escasa absorción de energía por parte de las plantas en esta banda. En el infrarrojo medio hay una disminución especialmente importante en aquellas longitudes en las que el agua de la planta absorbe la energía. Durante el otoño, las hojas pierden los cloroplastos ya que dejan de ser necesarios al cesar la actividad fotosintética, por tanto deja de ser la clorofila el pigmento principal y las plantas adquieren un color pardo debido a la cada vez mayor importancia relativa de carotenos y otros pigmentos.
El envejecimiento de la planta conlleva también una reducción en la reflexión en el infrarrojo. Las variaciones en la estructura interna de las hojas son la causa principal de que los patrones de respuesta espectral sean diferentes de unas especies a otras. En cuanto al infrarrojo medio, el agua presente en los tejidos vegetales absorbe la radiación en diversas longitudes de onda hasta alcanzar valores de a=0.9 que afectan incluso a las longitudes vecinas de aquellas en las que se produce máxima absorción. En general cuanto menor sea el contenido de agua de una planta, mayor será su reflexión en el infrarrojo medio.