Capítulo 3 2014_pos proncipios da radiacao eletromagnetica

Princípios da Radiação Princípios da Radiação EletromagnéticaEletromagnética

Princípios da Radiação Princípios da Radiação EletromagnéticaEletromagnética

Interações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia Eletromagnética

Energia registrada Energia registrada por um sistema de sensoriamento remoto sofre por um sistema de sensoriamento remoto sofre interações fundamentais que devem ser entendidas de forma que os interações fundamentais que devem ser entendidas de forma que os dados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que é dados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que é observada vem do Sol, a energia:observada vem do Sol, a energia:

•• é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol), é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol),

•• viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,

•• interage com a atmosfera da Terra, interage com a atmosfera da Terra,

•• interage com a superfície da Terra,interage com a superfície da Terra,

•• interage com a atmosfera da Terra novamente, e interage com a atmosfera da Terra novamente, e

•• finalmente chega ao sensor, onde ela interage com vários finalmente chega ao sensor, onde ela interage com vários componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.

Energia registrada Energia registrada por um sistema de sensoriamento remoto sofre por um sistema de sensoriamento remoto sofre interações fundamentais que devem ser entendidas de forma que os interações fundamentais que devem ser entendidas de forma que os dados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que é dados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que é observada vem do Sol, a energia:observada vem do Sol, a energia:

•• é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol), é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol),

•• viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,

•• interage com a atmosfera da Terra, interage com a atmosfera da Terra,

•• interage com a superfície da Terra,interage com a superfície da Terra,

•• interage com a atmosfera da Terra novamente, e interage com a atmosfera da Terra novamente, e

•• finalmente chega ao sensor, onde ela interage com vários finalmente chega ao sensor, onde ela interage com vários componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.

Interações da Energia Interações da Energia com a matéria na com a matéria na

atmosfera, na área de atmosfera, na área de estudo e no sensor de estudo e no sensor de sensoriamento remotosensoriamento remoto

Interações da Energia Interações da Energia com a matéria na com a matéria na

atmosfera, na área de atmosfera, na área de estudo e no sensor de estudo e no sensor de sensoriamento remotosensoriamento remoto

Interações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia Eletromagnética

No campo do sensoriamento remoto, No campo do sensoriamento remoto, só se pode ir só se pode ir mais longe do que o simples conhecimento dos mais longe do que o simples conhecimento dos objetos mais óbvios, se a objetos mais óbvios, se a análise dos dados análise dos dados estiver estiver baseada no baseada no conhecimento das interações entre energia conhecimento das interações entre energia e matériae matéria;;

Para compreender melhor as interações entre a energia Para compreender melhor as interações entre a energia eletromagnética e os objetos (matéria), temos que eletromagnética e os objetos (matéria), temos que começar pelo estudo da natureza desta energia.começar pelo estudo da natureza desta energia.

No campo do sensoriamento remoto, No campo do sensoriamento remoto, só se pode ir só se pode ir mais longe do que o simples conhecimento dos mais longe do que o simples conhecimento dos objetos mais óbvios, se a objetos mais óbvios, se a análise dos dados análise dos dados estiver estiver baseada no baseada no conhecimento das interações entre energia conhecimento das interações entre energia e matériae matéria;;

Para compreender melhor as interações entre a energia Para compreender melhor as interações entre a energia eletromagnética e os objetos (matéria), temos que eletromagnética e os objetos (matéria), temos que começar pelo estudo da natureza desta energia.começar pelo estudo da natureza desta energia.

Modelos de Radiação EletromagnéticasModelos de Radiação EletromagnéticasModelos de Radiação EletromagnéticasModelos de Radiação Eletromagnéticas

Para entender como a radiação eletromagnética é criada, Para entender como a radiação eletromagnética é criada, como se propaga através do espaço, e como ela interage como se propaga através do espaço, e como ela interage com outra matéria, é útil descrever estes processos com outra matéria, é útil descrever estes processos utilizando 2 modelos diferentes:utilizando 2 modelos diferentes:

• O modelo de O modelo de ondaonda, e , e • O modelo de O modelo de partícula (corpuscular)partícula (corpuscular)..

Para entender como a radiação eletromagnética é criada, Para entender como a radiação eletromagnética é criada, como se propaga através do espaço, e como ela interage como se propaga através do espaço, e como ela interage com outra matéria, é útil descrever estes processos com outra matéria, é útil descrever estes processos utilizando 2 modelos diferentes:utilizando 2 modelos diferentes:

• O modelo de O modelo de ondaonda, e , e • O modelo de O modelo de partícula (corpuscular)partícula (corpuscular)..

Modelo de Onda da Radiação EletromagnéticaModelo de Onda da Radiação EletromagnéticaModelo de Onda da Radiação EletromagnéticaModelo de Onda da Radiação Eletromagnética

AA onda eletromagnéticaonda eletromagnética consiste de 2 campos flutuantes — um consiste de 2 campos flutuantes — um elétricoelétrico e outro e outro magnéticomagnético. Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são . Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são perpendiculares à direção de deslocamento. perpendiculares à direção de deslocamento. A velocidade de propagação A velocidade de propagação da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz,da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz, cc, a qual é 3 x , a qual é 3 x 101088 m s m s-1-1..

AA onda eletromagnéticaonda eletromagnética consiste de 2 campos flutuantes — um consiste de 2 campos flutuantes — um elétricoelétrico e outro e outro magnéticomagnético. Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são . Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são perpendiculares à direção de deslocamento. perpendiculares à direção de deslocamento. A velocidade de propagação A velocidade de propagação da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz,da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz, cc, a qual é 3 x , a qual é 3 x 101088 m s m s-1-1..

• comprimento de onda comprimento de onda é formalmente definido como a distância é formalmente definido como a distância média entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrão média entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrão periódico e é normalmente medido em micrômetros (periódico e é normalmente medido em micrômetros (µµm) ou m) ou nanômetros (nm). nanômetros (nm).

• FrequênciaFrequência é o número de ondas que passa por um ponto fixo é o número de ondas que passa por um ponto fixo do espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda que do espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda que envia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é dita envia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é dita ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz. ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz.

• comprimento de onda comprimento de onda é formalmente definido como a distância é formalmente definido como a distância média entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrão média entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrão periódico e é normalmente medido em micrômetros (periódico e é normalmente medido em micrômetros (µµm) ou m) ou nanômetros (nm). nanômetros (nm).

• FrequênciaFrequência é o número de ondas que passa por um ponto fixo é o número de ondas que passa por um ponto fixo do espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda que do espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda que envia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é dita envia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é dita ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz. ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz.


A relação entre comprimento de onda, A relação entre comprimento de onda, λλ, e frequência, , e frequência, ff, da radiação , da radiação eletromagnética é baseada na seguinte fórmula, onde eletromagnética é baseada na seguinte fórmula, onde cc é a velocidade é a velocidade da luz: da luz:

A relação entre comprimento de onda, A relação entre comprimento de onda, λλ, e frequência, , e frequência, ff, da radiação , da radiação eletromagnética é baseada na seguinte fórmula, onde eletromagnética é baseada na seguinte fórmula, onde cc é a velocidade é a velocidade da luz: da luz:

fc ⋅= λλc

f =

Note que frequência, Note que frequência, ff,, é inversamente proporcional ao comprimento é inversamente proporcional ao comprimento de onda, de onda, λ. λ. Quanto maior o comprimento de onda, menor é a Quanto maior o comprimento de onda, menor é a frequência, e vice-versa. frequência, e vice-versa.

Note que frequência, Note que frequência, ff,, é inversamente proporcional ao comprimento é inversamente proporcional ao comprimento de onda, de onda, λ. λ. Quanto maior o comprimento de onda, menor é a Quanto maior o comprimento de onda, menor é a frequência, e vice-versa. frequência, e vice-versa.


Esta figura ilustra a relação inversa Esta figura ilustra a relação inversa entre entre comprimento de ondacomprimento de onda ( (λλ) e ) e frequênciafrequência ( (νν). Quanto maior o ). Quanto maior o comprimento de onda, menor a comprimento de onda, menor a frequência; quanto menor o frequência; quanto menor o comprimento de onda, maior a comprimento de onda, maior a frequência. A amplitude de uma onda frequência. A amplitude de uma onda eletromagnética é a altura da crista da eletromagnética é a altura da crista da onda acima da posição fixa. Cristas de onda acima da posição fixa. Cristas de onda sucessivas são numeradas como 1, onda sucessivas são numeradas como 1, 2, 3, e 4. Um observador na posição do 2, 3, e 4. Um observador na posição do relógio registra o número de cristas que relógio registra o número de cristas que passam a cada segundo. Esta frequência passam a cada segundo. Esta frequência é medida em ciclos por segundo, ou é medida em ciclos por segundo, ou hertzhertz

Esta figura ilustra a relação inversa Esta figura ilustra a relação inversa entre entre comprimento de ondacomprimento de onda ( (λλ) e ) e frequênciafrequência ( (νν). Quanto maior o ). Quanto maior o comprimento de onda, menor a comprimento de onda, menor a frequência; quanto menor o frequência; quanto menor o comprimento de onda, maior a comprimento de onda, maior a frequência. A amplitude de uma onda frequência. A amplitude de uma onda eletromagnética é a altura da crista da eletromagnética é a altura da crista da onda acima da posição fixa. Cristas de onda acima da posição fixa. Cristas de onda sucessivas são numeradas como 1, onda sucessivas são numeradas como 1, 2, 3, e 4. Um observador na posição do 2, 3, e 4. Um observador na posição do relógio registra o número de cristas que relógio registra o número de cristas que passam a cada segundo. Esta frequência passam a cada segundo. Esta frequência é medida em ciclos por segundo, ou é medida em ciclos por segundo, ou hertzhertz


Em particular o comprimento de onda (Em particular o comprimento de onda (λλ; ; µµm) no sensoriamento m) no sensoriamento remoto na região do infravermelho é geralmente especificado pelo remoto na região do infravermelho é geralmente especificado pelo número de onda número de onda ν∗ν∗, o qual é o recíproco do comprimento de onda: , o qual é o recíproco do comprimento de onda:

Em particular o comprimento de onda (Em particular o comprimento de onda (λλ; ; µµm) no sensoriamento m) no sensoriamento remoto na região do infravermelho é geralmente especificado pelo remoto na região do infravermelho é geralmente especificado pelo número de onda número de onda ν∗ν∗, o qual é o recíproco do comprimento de onda: , o qual é o recíproco do comprimento de onda:

λ1

* =v

Tradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetro Tradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetro (cm(cm-1-1). Como ). Como λλ está em está em µµmm (1cm=104µµmm), então o comprimento de onda de 10 µµmm tem um número de onda de 1000cm-1

Tradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetro Tradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetro (cm(cm-1-1). Como ). Como λλ está em está em µµmm (1cm=104µµmm), então o comprimento de onda de 10 µµmm tem um número de onda de 1000cm-1


O número de onda O número de onda ν∗ν∗, nos fornece justamente o , nos fornece justamente o número de ondas número de ondas por unidade de comprimentopor unidade de comprimento..

Ele tem a propriedade de ser proporcional a Ele tem a propriedade de ser proporcional a Frequência e por Frequência e por conseguinte a Energiaconseguinte a Energia. Na verdade, muitas vezes é utilizado como . Na verdade, muitas vezes é utilizado como unidade de Energia.unidade de Energia.

Podemos obter a Podemos obter a FrequênciaFrequência (multiplicando por (multiplicando por cc) e a ) e a EnergiaEnergia (multiplicando por (multiplicando por hchc) facilmente.) facilmente.

Vale lembrar que Vale lembrar que FrequênciaFrequência nada mais é que o nada mais é que o número de ondas número de ondas por unidade de tempo.por unidade de tempo.

O número de onda O número de onda ν∗ν∗, nos fornece justamente o , nos fornece justamente o número de ondas número de ondas por unidade de comprimentopor unidade de comprimento..

Ele tem a propriedade de ser proporcional a Ele tem a propriedade de ser proporcional a Frequência e por Frequência e por conseguinte a Energiaconseguinte a Energia. Na verdade, muitas vezes é utilizado como . Na verdade, muitas vezes é utilizado como unidade de Energia.unidade de Energia.

Podemos obter a Podemos obter a FrequênciaFrequência (multiplicando por (multiplicando por cc) e a ) e a EnergiaEnergia (multiplicando por (multiplicando por hchc) facilmente.) facilmente.

Vale lembrar que Vale lembrar que FrequênciaFrequência nada mais é que o nada mais é que o número de ondas número de ondas por unidade de tempo.por unidade de tempo.


Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam que Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam que um corpo não irradia energia de forma contínua, mas um corpo não irradia energia de forma contínua, mas apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos” apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos” chamados de chamados de quantaquanta ou ou fótonsfótons..

Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam que Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam que um corpo não irradia energia de forma contínua, mas um corpo não irradia energia de forma contínua, mas apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos” apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos” chamados de chamados de quantaquanta ou ou fótonsfótons..

Modelo de Partícula da Radiação EletromagnéticaModelo de Partícula da Radiação EletromagnéticaModelo de Partícula da Radiação EletromagnéticaModelo de Partícula da Radiação Eletromagnética

Segundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida pelo Segundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida pelo corpo deve satisfazer à expressão:corpo deve satisfazer à expressão:

onde onde QQ é a energia de um quantum medida em joules, é a energia de um quantum medida em joules, hh é a constante de é a constante de Planck (6.626 Planck (6.626 ×× 10 10-34-34 J s), e J s), e ff é a frequência da radiação. é a frequência da radiação.

A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação. A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação. Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.

Chegamos num impasse em que a energia se comporta como onda Chegamos num impasse em que a energia se comporta como onda eletromagnética e como partícula.eletromagnética e como partícula.

Segundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida pelo Segundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida pelo corpo deve satisfazer à expressão:corpo deve satisfazer à expressão:

onde onde QQ é a energia de um quantum medida em joules, é a energia de um quantum medida em joules, hh é a constante de é a constante de Planck (6.626 Planck (6.626 ×× 10 10-34-34 J s), e J s), e ff é a frequência da radiação. é a frequência da radiação.

A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação. A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação. Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.

Chegamos num impasse em que a energia se comporta como onda Chegamos num impasse em que a energia se comporta como onda eletromagnética e como partícula.eletromagnética e como partícula.

fhQ ×=

Teoria Quântica da EMRTeoria Quântica da EMRTeoria Quântica da EMRTeoria Quântica da EMR


A fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemos A fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemos multiplicar a equação por multiplicar a equação por h/hh/h, ou 1, sem alterar seu valor:, ou 1, sem alterar seu valor:

Substituindo Substituindo QQ por por hhνν, nós podemos expressar o comprimento de onda , nós podemos expressar o comprimento de onda associado com um quantum de energia como:associado com um quantum de energia como:

ouou

Portanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seu Portanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seu comprimento de ondacomprimento de onda, i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor , i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor será a energiaserá a energia

A fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemos A fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemos multiplicar a equação por multiplicar a equação por h/hh/h, ou 1, sem alterar seu valor:, ou 1, sem alterar seu valor:

Substituindo Substituindo QQ por por hhνν, nós podemos expressar o comprimento de onda , nós podemos expressar o comprimento de onda associado com um quantum de energia como:associado com um quantum de energia como:

ouou

Portanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seu Portanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seu comprimento de ondacomprimento de onda, i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor , i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor será a energiaserá a energia

vhch=λ

Qch=λ

λch

Q =


Tipo de RadiaçãoComprimento

de onda

Raios Gama (γ) < 10-11 m (10 pm)

Raios X 10-11 m (10 pm) – 10-8 m (10 nm)

Ultravioleta 10-8 m (10 nm) – 0,4 µm (400 nm)

Visível 0,4 µm (400 nm) – 0,7 µm (700 nm)

Infravermelho 0,7 µm – 1000 µm (1 mm)

Microondas 1000 µm (1 mm) – 1 m

Ondas de Rádio > 1 m

Tipo de RadiaçãoComprimento

de onda Subdivisões

Raios X 10-11 m (10 pm) – 10-8 m (10 nm)Hard X (10 pm – 100 pm)Soft X (100 pm – 10 nm)

Ultravioleta 10-8 m (10 nm) – 0,4 µm (400 nm)

Extreme UV (10 nm – 100 nm)Near UV (100 nm – 400 nm)

UV-C (0,20 – 0,29 µm)

UV-B (0,29 – 0,32 µm)

UV-A (0,32 – 0,40 µm)

A energia de fótons A energia de fótons variando dos raios variando dos raios gama até ondas de gama até ondas de rádio no espectro rádio no espectro eletromagnético.eletromagnético.

A energia de fótons A energia de fótons variando dos raios variando dos raios gama até ondas de gama até ondas de rádio no espectro rádio no espectro eletromagnético.eletromagnético.

A Fig. mostra alguns dos diferentes comprimentos de onda da radiação.

A Fig. mostra alguns dos diferentes comprimentos de onda da radiação.

Energia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacialEnergia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacialEnergia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacialEnergia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacial





Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.

Vamos ver no quadro as principais medidas Vamos ver no quadro as principais medidas básicas em radiometria.básicas em radiometria.

O conhecimento dos termos radiométricos é de O conhecimento dos termos radiométricos é de grande importância em SR.grande importância em SR.

Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.

Vamos ver no quadro as principais medidas Vamos ver no quadro as principais medidas básicas em radiometria.básicas em radiometria.

O conhecimento dos termos radiométricos é de O conhecimento dos termos radiométricos é de grande importância em SR.grande importância em SR.

Terminologia da Energia RadianteTerminologia da Energia RadianteTerminologia da Energia RadianteTerminologia da Energia Radiante

Irradiância e ExcitânciaIrradiância e ExcitânciaIrradiância e ExcitânciaIrradiância e Excitância

A quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície por A quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície por unidade de área é chamada de unidade de área é chamada de IrradiânciaIrradiância ((EEλλ),), onde: onde:

• • A quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade de A quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade de área é chamada de área é chamada de ExitânciaExitância ((MMλλ).).

• • Ambas quantidades são medidas em Ambas quantidades são medidas em watts por metro quadrado (W mwatts por metro quadrado (W m-2-2))..

A quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície por A quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície por unidade de área é chamada de unidade de área é chamada de IrradiânciaIrradiância ((EEλλ),), onde: onde:

• • A quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade de A quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade de área é chamada de área é chamada de ExitânciaExitância ((MMλλ).).

• • Ambas quantidades são medidas em Ambas quantidades são medidas em watts por metro quadrado (W mwatts por metro quadrado (W m-2-2))..

AE λ

λΦ=

AM λ

λΦ=

O conceito de O conceito de densidade de fluxo radiantedensidade de fluxo radiante para uma área sobre a superfície da para uma área sobre a superfície da Terra. Terra.

• IrradiânciaIrradiância é uma medida de fluxo é uma medida de fluxo radiante incidente sobre uma radiante incidente sobre uma superfície por unidade de área (watts superfície por unidade de área (watts mm-2)-2). .

• ExcitânciaExcitância é uma medida de fluxo é uma medida de fluxo radiante que deixa (emergente) uma radiante que deixa (emergente) uma superfície por unidade de área (watts superfície por unidade de área (watts mm-2)-2)..

O conceito de O conceito de densidade de fluxo radiantedensidade de fluxo radiante para uma área sobre a superfície da para uma área sobre a superfície da Terra. Terra.

• IrradiânciaIrradiância é uma medida de fluxo é uma medida de fluxo radiante incidente sobre uma radiante incidente sobre uma superfície por unidade de área (watts superfície por unidade de área (watts mm-2)-2). .

• ExcitânciaExcitância é uma medida de fluxo é uma medida de fluxo radiante que deixa (emergente) uma radiante que deixa (emergente) uma superfície por unidade de área (watts superfície por unidade de área (watts mm-2)-2)..

Densidade de Fluxo RadianteDensidade de Fluxo RadianteDensidade de Fluxo RadianteDensidade de Fluxo Radiante

RadiânciaRadiânciaRadiânciaRadiância

Radiância (LRadiância (Lλλ) ) é o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando uma é o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando uma

fonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquela fonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquela direção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W mdireção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W m -2 -2 sr sr -1 -1 ). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento ). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento de onda deixando a área projetada da fonte (de onda deixando a área projetada da fonte (AA) numa certa direção () numa certa direção (θθ) ) confinada no ângulo sólido (confinada no ângulo sólido (ΩΩ): ):

ΦΦ Ω Ω LLλ λ = ______= ______ Α Α coscos θ θ

Radiância (LRadiância (Lλλ) ) é o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando uma é o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando uma

fonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquela fonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquela direção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W mdireção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W m -2 -2 sr sr -1 -1 ). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento ). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento de onda deixando a área projetada da fonte (de onda deixando a área projetada da fonte (AA) numa certa direção () numa certa direção (θθ) ) confinada no ângulo sólido (confinada no ângulo sólido (ΩΩ): ):

ΦΦ Ω Ω LLλ λ = ______= ______ Α Α coscos θ θ θ

λ

λ cosAL Ω

Φ

=

O conceito de O conceito de radiânciaradiância deixando a área projetada da deixando a área projetada da fonte sobre a superfície, fonte sobre a superfície, numa direção específica, e numa direção específica, e dento de uma ângulo sólido.dento de uma ângulo sólido.

O conceito de O conceito de radiânciaradiância deixando a área projetada da deixando a área projetada da fonte sobre a superfície, fonte sobre a superfície, numa direção específica, e numa direção específica, e dento de uma ângulo sólido.dento de uma ângulo sólido.

∫∫π

λ

π

λ φθθθφθ=2

0

2

0

ddsencos),(LED.F.R.M.Fλ=EλIrradiância [Wm-2/µm]

Para melhor compreender o conceito de radiação, aqui estão alguns conceitos e fatos importantes para lembrar:

1) Todas os objetos (cuja temperatura esteja acima do zero absoluto), não importa quão grande ou pequeno ele seja, emite radiação. O ar, seu corpo, as flores, as árvores, a Terra, as estrelas, estão todos emitindo um amplo espectro de ondas eletromagnéticas. A energia tem origem na rápida vibração dos elétrons, bilhões dos quais existem em cada objeto.

2) Objetos quentes emitem mais radiação do que objetos frios.

3) Qual é a quantidade de radiação emitida por um objeto e em que comprimento de onda esta emissão se dá? Precisamos definir o conceito de Corpo Negro

Um Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem a Um Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem a propriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiação propriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiação eletromagnética incidente e depois re-irradiar;eletromagnética incidente e depois re-irradiar;

O termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material onde O termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material onde a absorção é completa. a absorção é completa.

A Radiação emitida por um corpo negro é isotrópicaA Radiação emitida por um corpo negro é isotrópica

Um Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem a Um Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem a propriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiação propriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiação eletromagnética incidente e depois re-irradiar;eletromagnética incidente e depois re-irradiar;

O termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material onde O termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material onde a absorção é completa. a absorção é completa.

A Radiação emitida por um corpo negro é isotrópicaA Radiação emitida por um corpo negro é isotrópica

Corpo NegroCorpo NegroCorpo NegroCorpo Negro

Lei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos Negros Lei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos Negros Lei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos Negros Lei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos Negros

Lei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende da Lei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende da temperatura e do comprimento de onda.temperatura e do comprimento de onda.

Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.

Lei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende da Lei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende da temperatura e do comprimento de onda.temperatura e do comprimento de onda.

Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.

Lei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos os Lei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos os comprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para a comprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para a taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:

Representa a área da curva da densidade de fluxo espectral (irradiância ou Representa a área da curva da densidade de fluxo espectral (irradiância ou excitância espectral) ou da função de Planck multiplicada por excitância espectral) ou da função de Planck multiplicada por ππ..

Stefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortemente Stefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortemente da temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperatura da temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperatura do corpodo corpo

Lei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos os Lei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos os comprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para a comprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para a taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:


Stefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortemente Stefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortemente da temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperatura da temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperatura do corpodo corpo

Lei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan Boltzmann



Lei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan Boltzmann

Leis de RadiaçãoLeis de RadiaçãoLeis de RadiaçãoLeis de Radiação

Calcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total de Calcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total de emissão de energia radiante do Sol e da Terra:emissão de energia radiante do Sol e da Terra:

Sol: T = 5800 KSol: T = 5800 K

Terra: T = 288KTerra: T = 288K

Se dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais de Se dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais de radiação ele irá emitir?radiação ele irá emitir?

Calcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total de Calcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total de emissão de energia radiante do Sol e da Terra:emissão de energia radiante do Sol e da Terra:

Sol: T = 5800 KSol: T = 5800 K

Terra: T = 288KTerra: T = 288K

Se dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais de Se dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais de radiação ele irá emitir?radiação ele irá emitir?

Lei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de Wien

Lei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentos Lei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentos de onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximo de onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximo valor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimento valor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimento de onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada da de onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada da função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:

Lei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentos Lei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentos de onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximo de onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximo valor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimento valor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimento de onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada da de onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada da função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:

Lei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de Wien


Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:

Comprimento de onda associado a máxima emissão do Sol Comprimento de onda associado a máxima emissão do Sol (5800 K)?(5800 K)?

Comprimento de onda associado a máxima emissão da Terra Comprimento de onda associado a máxima emissão da Terra (288 K)?(288 K)?

Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:

Comprimento de onda associado a máxima emissão do Sol Comprimento de onda associado a máxima emissão do Sol (5800 K)?(5800 K)?

Comprimento de onda associado a máxima emissão da Terra Comprimento de onda associado a máxima emissão da Terra (288 K)?(288 K)?


• Temperatura do Sol é de 6000 K:– O pico de emissão:~ 0,5 µm na região

visível do espectro;– Radiação solar significante ocorre entre 0,3 e

5 µm;– Radiação solar: ondas curtas;

• Temperatura média da Terra é de 288 K:– O pico de emissão:~ 10 µm na região do

infravermelho;– Radiação terrestre significante ocorre entre 3

e 1000 ≈ µm (início da região de microondas);

– Radiação terrestre: ondas longas.


Espectro eletromagnético emitido pelo Sol•44% da radiação do Sol se concentra na região visível;•Comprimento de ondas menores que violeta 0.4µm são ultravioleta. O Sol emite somente cerca de 7% da sua radiação total nesta faixa do espectro.•Comprimentos de onda maiores que 0.7µm são conhecidos como infravermelho próximo.•Aproximadamente 37% da energia solar é radiada entre 0.7 e 1.5µm, com somente 12% na região acima de 1.5µm.

•Violeta: 0.4 - 0.446 mm•Azul: 0.446 - 0.500 mm•Verde: 0.500 - 0.578 mm•Amarelo: 0.578 - 0.592 mm •Laranja: 0.592 - 0.620 mm•Vermelho: 0.620 - 0.7 mm



only VIS

VIS +IR

only IR

Sun radiation Earth radiation

Watt/m2

andmicron


• Em geral as bandas dos espectro eletromagnético utilizadas em SR passivo podem ser divididas em 3 regiões:

• Bandas entre 0,3 e 3 µm (região de reflexão da radiação solar) – radiação medida corresponde a radiação solar refletida pela superfície/nuvem/atmosfera;

• Bandas entre 3 e 5 µm (região intermediária) – radiação medida é composta tanto pela radiação solar refletida como pela radiação emitida pela superfície/nuvem/atmosfera;

• Bandas entre 5 e ≈ 1000 µm/incluindo o início da região de microondas (região de emissão terrestre) – radiação medida é composta pela radiação emitida pela superfície/nuvem/atmosfera;

Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:

•Transmitida;Transmitida;•Refletida/Espalhada;Refletida/Espalhada;•Absorvida;Absorvida;

Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:

•Transmitida;Transmitida;•Refletida/Espalhada;Refletida/Espalhada;•Absorvida;Absorvida;

Interações Energia-MatériaInterações Energia-MatériaInterações Energia-MatériaInterações Energia-Matéria


•Transmissão – Transmissão – A REM atravessa a matéria. A A REM atravessa a matéria. A transmissão é relacionada de forma inversa com transmissão é relacionada de forma inversa com extinçãoextinção. A extinção é dada tanto pela . A extinção é dada tanto pela absorçãoabsorção quanto quanto pela pela reflexão/espalhamentoreflexão/espalhamento;;

•Quando a radiação passa por um meio com diferentes Quando a radiação passa por um meio com diferentes densidades ocorre a densidades ocorre a refraçãorefração

•Transmissão – Transmissão – A REM atravessa a matéria. A A REM atravessa a matéria. A transmissão é relacionada de forma inversa com transmissão é relacionada de forma inversa com extinçãoextinção. A extinção é dada tanto pela . A extinção é dada tanto pela absorçãoabsorção quanto quanto pela pela reflexão/espalhamentoreflexão/espalhamento;;

•Quando a radiação passa por um meio com diferentes Quando a radiação passa por um meio com diferentes densidades ocorre a densidades ocorre a refraçãorefração


Índice de RefraçãoÍndice de RefraçãoÍndice de RefraçãoÍndice de Refração

O O índice de refração (níndice de refração (n)) é uma medida da densidade ótica de uma é uma medida da densidade ótica de uma substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo, substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo, cc, e a , e a velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água, velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água, ccnn (Mulligan, (Mulligan,

1980):1980):

A velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade da A velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade da luz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Por luz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Por exemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 para exemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 para água. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água é água. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água é mais densamais densa

O O índice de refração (níndice de refração (n)) é uma medida da densidade ótica de uma é uma medida da densidade ótica de uma substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo, substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo, cc, e a , e a velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água, velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água, ccnn (Mulligan, (Mulligan,

1980):1980):

A velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade da A velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade da luz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Por luz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Por exemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 para exemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 para água. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água é água. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água é mais densamais densa

nc

cn =

Lei de SnellLei de SnellLei de SnellLei de Snell

Refração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão do Refração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão do o desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio para o desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio para outro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raio outro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raio incidente e a linha normal à interface:incidente e a linha normal à interface:

Na próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulenta Na próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulenta pode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com uma pode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com uma densidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devido densidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devido a diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno da a diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno da refração.refração.

Refração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão do Refração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão do o desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio para o desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio para outro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raio outro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raio incidente e a linha normal à interface:incidente e a linha normal à interface:

Na próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulenta Na próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulenta pode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com uma pode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com uma densidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devido densidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devido a diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno da a diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno da refração.refração.

2211 sinsin θθ nn =

Refração Refração AtmosféricaAtmosférica

Refração Refração AtmosféricaAtmosférica

Refração em três camadas Refração em três camadas atmosféricas. A Lei de Snell atmosféricas. A Lei de Snell pode ser utilizada para prever pode ser utilizada para prever o quanto a radiação mudará de o quanto a radiação mudará de direção, com base no direção, com base no conhecimento do conhecimento do ângulo de ângulo de incidência (incidência (θθ)) e do índice de e do índice de refração de cada camada refração de cada camada atmosférica, atmosférica, nn11, , nn22, , nn33..

Refração em três camadas Refração em três camadas atmosféricas. A Lei de Snell atmosféricas. A Lei de Snell pode ser utilizada para prever pode ser utilizada para prever o quanto a radiação mudará de o quanto a radiação mudará de direção, com base no direção, com base no conhecimento do conhecimento do ângulo de ângulo de incidência (incidência (θθ)) e do índice de e do índice de refração de cada camada refração de cada camada atmosférica, atmosférica, nn11, , nn22, , nn33..

•ReflexãoReflexão – Em – Em SRSR acaba-se utilizando o termo acaba-se utilizando o termo reflexão como reflexão como sinônimo de espalhamento.sinônimo de espalhamento.

• Entretanto, a Entretanto, a reflexão é considerada, em diversas áreas de reflexão é considerada, em diversas áreas de estudo, unicamente como reflexão especularestudo, unicamente como reflexão especular, onde a REM , onde a REM emerge da matéria numa única e previsível direçãoemerge da matéria numa única e previsível direção

• O ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e a O ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e a radiação refletida possui sentido oposto à incidenteradiação refletida possui sentido oposto à incidente..

•ReflexãoReflexão – Em – Em SRSR acaba-se utilizando o termo acaba-se utilizando o termo reflexão como reflexão como sinônimo de espalhamento.sinônimo de espalhamento.

• Entretanto, a Entretanto, a reflexão é considerada, em diversas áreas de reflexão é considerada, em diversas áreas de estudo, unicamente como reflexão especularestudo, unicamente como reflexão especular, onde a REM , onde a REM emerge da matéria numa única e previsível direçãoemerge da matéria numa única e previsível direção

• O ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e a O ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e a radiação refletida possui sentido oposto à incidenteradiação refletida possui sentido oposto à incidente..


Espalhamento – Espalhamento – Também chamado de reflexão difusaTambém chamado de reflexão difusa

Espalhamento Espalhamento difere da difere da reflexãoreflexão já que a direção associada ao já que a direção associada ao espalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão é espalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão é previsível. previsível.

A radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada também A radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada também chamada de radiação difusa).chamada de radiação difusa).

Espalhamento – Espalhamento – Também chamado de reflexão difusaTambém chamado de reflexão difusa

Espalhamento Espalhamento difere da difere da reflexãoreflexão já que a direção associada ao já que a direção associada ao espalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão é espalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão é previsível. previsível.

A radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada também A radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada também chamada de radiação difusa).chamada de radiação difusa).


A equação de balanço diz que a quantidade total da A equação de balanço diz que a quantidade total da densidade de fluxo radiante num determinado comprimento densidade de fluxo radiante num determinado comprimento de onda (de onda (λλ) incidente no terreno é igual) incidente no terreno é igual

A equação de balanço diz que a quantidade total da A equação de balanço diz que a quantidade total da densidade de fluxo radiante num determinado comprimento densidade de fluxo radiante num determinado comprimento de onda (de onda (λλ) incidente no terreno é igual) incidente no terreno é igual


λλλλ dtransmitteabsorbedreflectedi FFFF ++=

As características da radiação e o que acontece com As características da radiação e o que acontece com ela quando esta interage com a Terra é de extrema ela quando esta interage com a Terra é de extrema importância em sensoriamento remoto.importância em sensoriamento remoto.

Pelo monitoramento da natureza da radiação incidente Pelo monitoramento da natureza da radiação incidente em comprimentos de onda específicos e como ela em comprimentos de onda específicos e como ela interage com a Terra, é possível obter informações interage com a Terra, é possível obter informações importantes acerca da Terra.importantes acerca da Terra.

As características da radiação e o que acontece com As características da radiação e o que acontece com ela quando esta interage com a Terra é de extrema ela quando esta interage com a Terra é de extrema importância em sensoriamento remoto.importância em sensoriamento remoto.

Pelo monitoramento da natureza da radiação incidente Pelo monitoramento da natureza da radiação incidente em comprimentos de onda específicos e como ela em comprimentos de onda específicos e como ela interage com a Terra, é possível obter informações interage com a Terra, é possível obter informações importantes acerca da Terra.importantes acerca da Terra.


Reflectância, Absortância e Transmitância HemisféricaReflectância, Absortância e Transmitância HemisféricaReflectância, Absortância e Transmitância HemisféricaReflectância, Absortância e Transmitância Hemisférica

A A Reflectância Hemisférica Reflectância Hemisférica ((ρρλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidade é definida como a razão adimensional entre a densidade

fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:

A A Transmitância Hemisférica Transmitância Hemisférica ((ττλλ)) é definida como a razão adimensional entre a é definida como a razão adimensional entre a

densidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidente densidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidente nelanela ::

A A Absortância Hemisférica Absortância Hemisférica ((ααλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidade é definida como a razão adimensional entre a densidade

fluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nelafluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela ::

A A Reflectância Hemisférica Reflectância Hemisférica ((ρρλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidade é definida como a razão adimensional entre a densidade

fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:

A A Transmitância Hemisférica Transmitância Hemisférica ((ττλλ)) é definida como a razão adimensional entre a é definida como a razão adimensional entre a

densidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidente densidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidente nelanela ::

A A Absortância Hemisférica Absortância Hemisférica ((ααλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidade é definida como a razão adimensional entre a densidade

fluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nelafluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela ::

λ

λ

λ

λλρ

E

M

F

F

i

reflected ==

λ

λλτ

i

dtransmitte

F

F=

λ

λλα

i

absorbed

F

F=


Equação de Balanço com base na Equação de Balanço com base na Reflectância Hemisférica Reflectância Hemisférica ((ρρλλ), ), Absortância Hemisférica Absortância Hemisférica

((ααλλ)) e e Transmitância Hemisférica Transmitância Hemisférica ((ττλλ):):


((ααλλ)) e e Transmitância Hemisférica Transmitância Hemisférica ((ττλλ):):

λλλ

λλλ

ταρλλλλ

λ

++=

++=

1

i

dtransmitte

i

absorbed

i

reflected

i

i

F

F

F

F

F

F

F

F



(α(αλλ)) e e Transmitância Hemisférica Transmitância Hemisférica ((ττλλ):):

1) 1) PARA UM CORPO OPACO:PARA UM CORPO OPACO:

2) PARA UM CORPO NEGRO2) PARA UM CORPO NEGRO


(α(αλλ)) e e Transmitância Hemisférica Transmitância Hemisférica ((ττλλ):):

1) 1) PARA UM CORPO OPACO:PARA UM CORPO OPACO:

2) PARA UM CORPO NEGRO2) PARA UM CORPO NEGRO

λλ

λ

αρτ

+==

1

0

λ

λ

λ

ατρ

===

1

0

0


Lei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dado Lei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dado comprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e a comprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e a emissividade são iguais:emissividade são iguais:

Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:

Lei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dado Lei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dado comprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e a comprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e a emissividade são iguais:emissividade são iguais:

Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:

λλ αε =

λλ εα ==1


Para um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissão Para um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissão de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):

PARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOS PARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOS RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:

Para um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissão Para um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissão de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):

PARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOS PARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOS RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:

)(

)(sup

TatemperaturaperfeitoemissorF

TatemperaturarealerfícieF

λ

λλε =

λλ

λλ

λλ

λλ

ρεερ

εααρ

−=+=

=+=

1

1

1

A reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastante A reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastante utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):

A reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastante A reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastante utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):

100%

×=λ

λλρ

i

reflected

F

F

%λρ


Curvas típicas de Curvas típicas de reflectância para reflectância para diferentes tipos de diferentes tipos de superfícies na região superfícies na região de 0.4 – 0.9 de 0.4 – 0.9 µµm.m.

Curvas típicas de Curvas típicas de reflectância para reflectância para diferentes tipos de diferentes tipos de superfícies na região superfícies na região de 0.4 – 0.9 de 0.4 – 0.9 µµm.m.

Jensen 2007Jensen 2007Jensen 2007Jensen 2007

Há vários tipos de superfícies refletoras:Há vários tipos de superfícies refletoras:

•• Reflexão Lambertiana. Reflexão Lambertiana.

• • Reflexão especular.Reflexão especular.

• • Reflexão anisotrópica.Reflexão anisotrópica.

Há vários tipos de superfícies refletoras:Há vários tipos de superfícies refletoras:

•• Reflexão Lambertiana. Reflexão Lambertiana.

• • Reflexão especular.Reflexão especular.

• • Reflexão anisotrópica.Reflexão anisotrópica.

ReflectânciaReflectânciaReflectânciaReflectância

Casos Limites:

• Lambertiana: reflectância = cte (mesma reflectância em todas as direções independente do ângulo de iluminação).

• Especular: reflectância = 0 em todas as direções, excepto em uma, a direção especular (a superfície é um espelho perfeito).

Superfícies Naturais em algum

lugar entre as duas

ReflectânciaReflectânciaReflectânciaReflectância

Superfície Lambertiana é isotrópica por definição

Maioria das superfícies possuem algum grau de anisotropia

30º-75º -45º nadir +45º +75º

(http://www.geo.unizh.ch/rsl/research/SpectroLab/goniometry/brdf_intro.shtml)

Floresta no Canada. Esquerda: Retroespalhamento (Sol atrás do observador). Direita: Pró-espalhamento (Sol na direção oposta do observador). (Fonte: http://geography.bu.edu/brdf/brdfexpl.html)

http://geography.bu.edu/brdf/brdfexpl.html

Interação com a AtmosferaInteração com a AtmosferaInteração com a AtmosferaInteração com a Atmosfera

Uma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propaga Uma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propaga através da atmosfera da terra com velocidade aproximadamente através da atmosfera da terra com velocidade aproximadamente igual a velocidade da luz no vácuo. igual a velocidade da luz no vácuo.

• • Ao contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera pode Ao contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera pode afetar não somente a velocidade da radiação mas também seu afetar não somente a velocidade da radiação mas também seu comprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e ou comprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e ou direção.direção.

Uma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propaga Uma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propaga através da atmosfera da terra com velocidade aproximadamente através da atmosfera da terra com velocidade aproximadamente igual a velocidade da luz no vácuo. igual a velocidade da luz no vácuo.

• • Ao contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera pode Ao contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera pode afetar não somente a velocidade da radiação mas também seu afetar não somente a velocidade da radiação mas também seu comprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e ou comprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e ou direção.direção.

• Espalhamento Espalhamento é um processo físico no qual uma partícula no é um processo físico no qual uma partícula no caminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiação caminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiação incidente em todas as direções.incidente em todas as direções.

• A partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energia A partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energia espalhada.espalhada.

• Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.

• Luz espalhadaLuz espalhada também chamada de também chamada de radiação difusaradiação difusa..

• Espalhamento Espalhamento é um processo físico no qual uma partícula no é um processo físico no qual uma partícula no caminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiação caminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiação incidente em todas as direções.incidente em todas as direções.

• A partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energia A partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energia espalhada.espalhada.

• Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.

• Luz espalhadaLuz espalhada também chamada de também chamada de radiação difusaradiação difusa..

EspalhamentoEspalhamentoEspalhamentoEspalhamento

Essencialmente as partículas responsáveis pelo Essencialmente as partículas responsáveis pelo espalhamento possuem tamanhos que vão de: espalhamento possuem tamanhos que vão de:

• • Moléculas gasosas (~ 10Moléculas gasosas (~ 10-4-4µµm) m) atéaté

• • Aerossóis (~ 1 Aerossóis (~ 1 µµm)m)

• • Gotas de NuvemGotas de Nuvem (~ 10 (~ 10 µµm)m)

• • Cristais de Gelo (~ 100 Cristais de Gelo (~ 100 µµm)m)

• • Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)

Essencialmente as partículas responsáveis pelo Essencialmente as partículas responsáveis pelo espalhamento possuem tamanhos que vão de: espalhamento possuem tamanhos que vão de:

• • Moléculas gasosas (~ 10Moléculas gasosas (~ 10-4-4µµm) m) atéaté

• • Aerossóis (~ 1 Aerossóis (~ 1 µµm)m)

• • Gotas de NuvemGotas de Nuvem (~ 10 (~ 10 µµm)m)

• • Cristais de Gelo (~ 100 Cristais de Gelo (~ 100 µµm)m)

• • Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)


Espalhamento AtmosféricoEspalhamento AtmosféricoEspalhamento AtmosféricoEspalhamento Atmosférico

Tipos de espalhamento é uma função do:Tipos de espalhamento é uma função do:

• comprimento de onda comprimento de onda da radiação incidente, e da radiação incidente, e

• tamanhotamanho da matéria com a qual a radiação interage da matéria com a qual a radiação interage (molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)(molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)

Tipos de espalhamento é uma função do:Tipos de espalhamento é uma função do:

• comprimento de onda comprimento de onda da radiação incidente, e da radiação incidente, e

• tamanhotamanho da matéria com a qual a radiação interage da matéria com a qual a radiação interage (molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)(molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)

O efeito do tamanho da partícula O efeito do tamanho da partícula sobre o espalhamento é determinado por um sobre o espalhamento é determinado por um termo físico chamado termo físico chamado parâmetro de tamanho (size parameter).parâmetro de tamanho (size parameter).

Para uma partícula esférica, ele definido como a Para uma partícula esférica, ele definido como a razão entre a circunferência razão entre a circunferência da partícula e o comprimento de onda da radiação incidenteda partícula e o comprimento de onda da radiação incidente::

O efeito do tamanho da partícula O efeito do tamanho da partícula sobre o espalhamento é determinado por um sobre o espalhamento é determinado por um termo físico chamado termo físico chamado parâmetro de tamanho (size parameter).parâmetro de tamanho (size parameter).

Para uma partícula esférica, ele definido como a Para uma partícula esférica, ele definido como a razão entre a circunferência razão entre a circunferência da partícula e o comprimento de onda da radiação incidenteda partícula e o comprimento de onda da radiação incidente::


λπr

x2=

Espalhamento Rayleigh Espalhamento Rayleigh ocorre quando o diâmetro da matéria é ocorre quando o diâmetro da matéria é muito menor que o comprimento de onda da radiação muito menor que o comprimento de onda da radiação eletromagnética incidenteeletromagnética incidente..

X << 1.X << 1.

Um exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luz Um exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luz visível (0,4 - 0,7 visível (0,4 - 0,7 µµm) por moléculas atmosféricas levando a m) por moléculas atmosféricas levando a explicação da cor do céu azul.explicação da cor do céu azul.

A quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcional A quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda da radiação incidentea quarta potência do comprimento de onda da radiação incidente. .

Espalhamento Rayleigh Espalhamento Rayleigh ocorre quando o diâmetro da matéria é ocorre quando o diâmetro da matéria é muito menor que o comprimento de onda da radiação muito menor que o comprimento de onda da radiação eletromagnética incidenteeletromagnética incidente..

X << 1.X << 1.

Um exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luz Um exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luz visível (0,4 - 0,7 visível (0,4 - 0,7 µµm) por moléculas atmosféricas levando a m) por moléculas atmosféricas levando a explicação da cor do céu azul.explicação da cor do céu azul.

A quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcional A quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda da radiação incidentea quarta potência do comprimento de onda da radiação incidente. .

Espalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento Rayleigh

A quantidade de radiação A quantidade de radiação espalhada é inversamente espalhada é inversamente proporcional a quarta proporcional a quarta potência do comprimento potência do comprimento de onda da radiação de onda da radiação incidente incidente ((λλ-4-4).).

A quantidade de radiação A quantidade de radiação espalhada é inversamente espalhada é inversamente proporcional a quarta proporcional a quarta potência do comprimento potência do comprimento de onda da radiação de onda da radiação incidente incidente ((λλ-4-4).).

Espalhamento Espalhamento RayleighRayleigh

Espalhamento Espalhamento RayleighRayleigh

Espalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento Rayleigh

• • Espalhamento Rayleigh pode diminuir severamente a Espalhamento Rayleigh pode diminuir severamente a informação vinda da radiação no visível para informação vinda da radiação no visível para pequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto da pequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto da imagem de sensoriamento remoto perder imagem de sensoriamento remoto perder completamente o contraste sendo difícil distinguir os completamente o contraste sendo difícil distinguir os diferentes objetosdiferentes objetos

• • Espalhamento Rayleigh pode diminuir severamente a Espalhamento Rayleigh pode diminuir severamente a informação vinda da radiação no visível para informação vinda da radiação no visível para pequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto da pequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto da imagem de sensoriamento remoto perder imagem de sensoriamento remoto perder completamente o contraste sendo difícil distinguir os completamente o contraste sendo difícil distinguir os diferentes objetosdiferentes objetos

Espalhamento Lorenz-MieEspalhamento Lorenz-MieEspalhamento Lorenz-MieEspalhamento Lorenz-Mie

• • EspalhamentoEspalhamento Lorenz-Mie Lorenz-Mie ocorre quando há essencialmente partículas ocorre quando há essencialmente partículas esféricasesféricas presentes na atmosfera com presentes na atmosfera com tamanhos iguais ou maiores que o tamanhos iguais ou maiores que o comprimento de onda da radiação incidentecomprimento de onda da radiação incidente..

X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥

A intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de onda A intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de onda e é mais dependente do tamanho da partícula. e é mais dependente do tamanho da partícula.

Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.

• • EspalhamentoEspalhamento Lorenz-Mie Lorenz-Mie ocorre quando há essencialmente partículas ocorre quando há essencialmente partículas esféricasesféricas presentes na atmosfera com presentes na atmosfera com tamanhos iguais ou maiores que o tamanhos iguais ou maiores que o comprimento de onda da radiação incidentecomprimento de onda da radiação incidente..

X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥

A intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de onda A intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de onda e é mais dependente do tamanho da partícula. e é mais dependente do tamanho da partícula.

Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.

Espalhamento MicroondasEspalhamento Microondas

•Espalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) por Espalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) por microondas (1mm – 1m);microondas (1mm – 1m);

Na região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. A Na região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. A transmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e o transmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e o espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10 espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10 µµm e microondas a partir m e microondas a partir de 1000 de 1000 µµm, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleigh m, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleigh que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda, que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda, portanto em microondas é muito fraco)portanto em microondas é muito fraco)

Entretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação em Entretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação em microondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região de microondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região de microondas, mas nuvens precipitantes não são!microondas, mas nuvens precipitantes não são!

Espalhamento MicroondasEspalhamento Microondas

•Espalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) por Espalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) por microondas (1mm – 1m);microondas (1mm – 1m);

Na região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. A Na região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. A transmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e o transmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e o espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10 espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10 µµm e microondas a partir m e microondas a partir de 1000 de 1000 µµm, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleigh m, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleigh que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda, que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda, portanto em microondas é muito fraco)portanto em microondas é muito fraco)

Entretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação em Entretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação em microondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região de microondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região de microondas, mas nuvens precipitantes não são!microondas, mas nuvens precipitantes não são!

• • AbsorçãoAbsorção é o processo pelo qual a radiação eletromagnética é é o processo pelo qual a radiação eletromagnética é absorvida e convertida em outras formas de energia.absorvida e convertida em outras formas de energia.

• UmaUma banda de absorçãobanda de absorção é um intervalo de comprimento de é um intervalo de comprimento de onda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvida onda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvida por substâncias como água (Hpor substâncias como água (H22O), dióxido de carbono (COO), dióxido de carbono (CO22), ),

oxigênio (Ooxigênio (O22), ozônio (O), ozônio (O33), e óxido nitroso (N), e óxido nitroso (N22O). O).

•• O efeito acumulado da absorção por vários constituintes pode O efeito acumulado da absorção por vários constituintes pode causar com que a atmosfera causar com que a atmosfera se feche completamentese feche completamente em certas em certas regiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto da regiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto da superfíciesuperfície porque não há energia disponível para ser porque não há energia disponível para ser sensoriadasensoriada. .

• • AbsorçãoAbsorção é o processo pelo qual a radiação eletromagnética é é o processo pelo qual a radiação eletromagnética é absorvida e convertida em outras formas de energia.absorvida e convertida em outras formas de energia.

• UmaUma banda de absorçãobanda de absorção é um intervalo de comprimento de é um intervalo de comprimento de onda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvida onda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvida por substâncias como água (Hpor substâncias como água (H22O), dióxido de carbono (COO), dióxido de carbono (CO22), ),

oxigênio (Ooxigênio (O22), ozônio (O), ozônio (O33), e óxido nitroso (N), e óxido nitroso (N22O). O).

•• O efeito acumulado da absorção por vários constituintes pode O efeito acumulado da absorção por vários constituintes pode causar com que a atmosfera causar com que a atmosfera se feche completamentese feche completamente em certas em certas regiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto da regiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto da superfíciesuperfície porque não há energia disponível para ser porque não há energia disponível para ser sensoriadasensoriada. .

AbsorçãoAbsorçãoAbsorçãoAbsorção

•• Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7 Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7 µµm), a m), a atmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta de atmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta de forma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente a forma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente a radiação são chamadas de radiação são chamadas de “janelas atmosféricas”.“janelas atmosféricas”.

•• Quando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento são Quando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento são frequentemente combinados num coeficiente de extinção. frequentemente combinados num coeficiente de extinção.

• • TransmissãoTransmissão é inversamente relacionado com a absorção/extinção. é inversamente relacionado com a absorção/extinção.

Certos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do que Certos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do que pelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade para pelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade para comprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentos comprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentos de onda menores que a região do visível.de onda menores que a região do visível.

•• Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7 Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7 µµm), a m), a atmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta de atmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta de forma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente a forma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente a radiação são chamadas de radiação são chamadas de “janelas atmosféricas”.“janelas atmosféricas”.

•• Quando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento são Quando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento são frequentemente combinados num coeficiente de extinção. frequentemente combinados num coeficiente de extinção.

• • TransmissãoTransmissão é inversamente relacionado com a absorção/extinção. é inversamente relacionado com a absorção/extinção.

Certos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do que Certos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do que pelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade para pelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade para comprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentos comprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentos de onda menores que a região do visível.de onda menores que a região do visível.

AbsorçãoAbsorçãoAbsorçãoAbsorção

Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30 Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30 µµmmhttp://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter2/42_Selective_Absorption/42.html

Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30 Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30 µµmmhttp://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter2/42_Selective_Absorption/42.html

window

http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter2/42_Selective_Absorption/42.html

http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter2/42_Selective_Absorption/42.html

Figura abaixo)Figura abaixo) O efeito O efeito combinado da absorção e combinado da absorção e espalhamento atmosférico reduz a espalhamento atmosférico reduz a quantidade de irradiância solar quantidade de irradiância solar chegando à superfície da Terra ao chegando à superfície da Terra ao nível médio do mar.nível médio do mar.

Figura abaixo)Figura abaixo) O efeito O efeito combinado da absorção e combinado da absorção e espalhamento atmosférico reduz a espalhamento atmosférico reduz a quantidade de irradiância solar quantidade de irradiância solar chegando à superfície da Terra ao chegando à superfície da Terra ao nível médio do mar.nível médio do mar.

Absorção MicroondasAbsorção Microondas

•0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água

•0.5cm (60 GHz): sondagens O20.5cm (60 GHz): sondagens O2

•0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica

Absorção MicroondasAbsorção Microondas

•0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água

•0.5cm (60 GHz): sondagens O20.5cm (60 GHz): sondagens O2

•0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica

Fontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisSensoriamento Remoto PassivoSensoriamento Remoto Passivo


A temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimento A temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimento de onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pela de onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pela Terra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energia Terra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energia diretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de onda diretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de onda menores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maioresmenores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maiores

A temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimento A temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimento de onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pela de onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pela Terra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energia Terra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energia diretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de onda diretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de onda menores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maioresmenores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maiores

Radiação Visível, Infravermelha e Radiação Visível, Infravermelha e MicroondasMicroondas

Radiação Visível, Infravermelha e Radiação Visível, Infravermelha e MicroondasMicroondas

Microondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestreMicroondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestre



Fontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas Naturais

Microondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestreMicroondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestre

Fontes de Energia EletromagnéticasFontes de Energia EletromagnéticasSensoriamento RemotoSensoriamento Remoto

Fontes de Energia EletromagnéticasFontes de Energia EletromagnéticasSensoriamento RemotoSensoriamento Remoto

•As características de transmissão atmosférica fazem com que raramente se As características de transmissão atmosférica fazem com que raramente se utilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores a utilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores a 0.4 0.4 µµm.m.

•A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível, A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível, infravermelho e microondasinfravermelho e microondas

•Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:

•Radiação solar refletida;Radiação solar refletida;•Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;•Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;•Radiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida por Radiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida por meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).

•As características de transmissão atmosférica fazem com que raramente se As características de transmissão atmosférica fazem com que raramente se utilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores a utilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores a 0.4 0.4 µµm.m.

•A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível, A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível, infravermelho e microondasinfravermelho e microondas

•Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:

•Radiação solar refletida;Radiação solar refletida;•Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;•Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;•Radiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida por Radiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida por meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).

A atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo do A atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo do caminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensorcaminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensor

1) A atmosfera pode 1) A atmosfera pode reduzirreduzir a radiância do feixe pela a radiância do feixe pela absorçãoabsorção, bem , bem como pelo como pelo espalhamentoespalhamento..

2) A atmosfera pode 2) A atmosfera pode aumentaraumentar a radiância do feixe pela a radiância do feixe pela emissãoemissão e pelo e pelo espalhamento múltiploespalhamento múltiplo de todas as de todas as outras direções na direção da sua outras direções na direção da sua propagaçãopropagação (Liou, 1980). (Liou, 1980).

Portanto, sob condições de céu claro, Portanto, sob condições de céu claro, espalhamento, absorção e emissãoespalhamento, absorção e emissão de radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devem de radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devem ser levados em contaser levados em conta

A atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo do A atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo do caminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensorcaminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensor

1) A atmosfera pode 1) A atmosfera pode reduzirreduzir a radiância do feixe pela a radiância do feixe pela absorçãoabsorção, bem , bem como pelo como pelo espalhamentoespalhamento..

2) A atmosfera pode 2) A atmosfera pode aumentaraumentar a radiância do feixe pela a radiância do feixe pela emissãoemissão e pelo e pelo espalhamento múltiploespalhamento múltiplo de todas as de todas as outras direções na direção da sua outras direções na direção da sua propagaçãopropagação (Liou, 1980). (Liou, 1980).

Portanto, sob condições de céu claro, Portanto, sob condições de céu claro, espalhamento, absorção e emissãoespalhamento, absorção e emissão de radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devem de radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devem ser levados em contaser levados em conta

ETRETRETRETR

ETRETRETRETR

[5]

[6]

Surface

[1]

Atmosphere

[2]

Sun Sensor

( )µλ,L

[4]

[3]

[1]

[2]

[3]

[6]

[4]

[5]

[1] Irradiância solar direta que atinge a superfície e é então refletida por ela na direção do sensor;

[2] Espalhamento da radiação solar para cima em direção ao sensor;

[3] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação solar espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície até o sensor;

[4] - Emissão térmica da superfície;

[5] Radiância emitida pela atmosfera para cima em direção ao sensor;

[6] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação emitida pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície e propagada até o sensor juntamente.



[3] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação solar espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície até o sensor;




ETRETRETRETR

ETR – completaETR – completaregião intermediária (3-5 região intermediária (3-5 µµm)m)

ETR – completaETR – completaregião intermediária (3-5 região intermediária (3-5 µµm)m)

654321 +++++=λL

ETR – simplificação VIS ETR – simplificação VIS região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0 região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0 µµm)m)

ETR – simplificação VIS ETR – simplificação VIS região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0 região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0 µµm)m)

643 ++=λL



[3] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação solar espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície até o sensor.



[3] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação solar espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície até o sensor.

1 2 3

521 ++=λL







ETR – simplificação IR ETR – simplificação IR região de emissão terrestre (5 – 1000 região de emissão terrestre (5 – 1000 µµm)m)

ETR – simplificação IR ETR – simplificação IR região de emissão terrestre (5 – 1000 região de emissão terrestre (5 – 1000 µµm)m)

4 5 6

Science

Capítulo 3 2014_pos proncipios da radiacao eletromagnetica