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Electromagnetic spectrum
Elektromagnetisches Spektrum
Einführung
 
Unter Fernerkundung versteht man das Sammeln von Information zu Art und Eigenschaften entfernter Objekte. Auch die Betrachtung durch das Auge ist eine Art der Fernerkundung. Wenn das Auge einen Gegenstand sieht, nimmt es die vom Gegenstand ausgehende elektromagnetische Strahlung wahr (in diesem Fall das reflektierte Licht). Die Strahlung enthält Informationen über die Oberfläche des Gegenstands, so dass wir Farbe und Form erkennen. Ebenso wie das Auge registriert auch der Scanner eines Satelliten elektromagnetische Strahlung.

Eine weiße Fläche reflektiert sämtliche Wellenlängen des sichtbaren Lichts mit gleicher Intensität, während ein grünes Blatt mehr Strahlung aus dem grünen Bereich des sichtbaren Spektrums reflektiert als aus dem roten und blauen Bereich.

Durch diese überwiegend grüne Strahlung wirkt das Blatt grün. Die Zusammensetzung der elektromagnetischen Strahlung, die sogenannte spektrale Signatur, erhält also Informationen über die emittierende oder reflektierende Oberfläche.

Zur Kartografierung der Erdoberfläche müssen Satelliten die spektralen Signaturen verschiedener Oberflächen unterscheiden können.

Das menschliche Auge nimmt nur einen Teil des elektromagnetischen Spektrums wahr. Die Fernerkundungsgeräte messen auch für den Menschen unsichtbare Wellenlängen und vermitteln uns so zusätzliche Informationen über unsere Umwelt.

Bei der elektromagnetischen Strahlung einer Oberfläche unterscheidet man zwischen Reflexion (zurückgeworfenes Licht) und Emission (von der Oberfläche selbst ausgesandte Strahlung). Reflektiertes Sonnenlicht kann nur tagsüber gemessen werden, während Emissionen rund um die Uhr messbar sind.

Die Temperatur der Oberfläche ist ein sehr wichtiger Faktor für die Emission. Die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt 6000 Grad Kelvin (K), das Emissionsmaximum liegt im sichtbaren Spektrum. Die maximale Emission einer Oberfläche mit einer Temperatur von ca. 1000K, wie beispielsweise bei einem Brand im Amazonasgebiet, liegt im mittleren Infrarotspektrum. Die Oberflächentemperatur der Erde beträgt ca. 290K, das Emissionsmaximum liegt im Bereich von 14 Mikrometern, dem sogenannten thermischen Infrarotbereich (s. Abbildung). Es besteht also ein direkter Zusammenhang zwischen der Oberflächentemperatur und dem Strahlungsmaximum in einer bestimmten Wellenlänge. Mit Hilfe der vom Satelliten gemessenen thermischen Infrarotemission kann daher die Oberflächentemperatur berechnet werden.  
 
Radiation and temperature
Strahlung und Temperatur
Strahlung und Temperatur
 
Oberflächen mit unterschiedlichen Temperaturen haben Emissionsmaxima mit unterschiedlichen Wellenlängen.

Die maximale Emission der Sonne hat eine Wellenlänge von 0,483 Mikrometern, die der Erde 14 Mikrometer.

Die Emission einer Oberfläche ist abhängig von der Oberflächentemperatur. Das bedeutet, dass die Oberflächentemperatur auf der Basis der entfernten Emissionsmessung bestimmt werden kann.

Da die Erde nur wenig Energie in Form von sichtbarem Licht abstrahlt, ist sie selbst nur zu erkennen, weil sie das sichtbare Licht der Sonne reflektiert. Sonnenstrahlen, die auf die Erde auftreffen, werden entweder absorbiert oder reflektiert. Absorbierte Strahlen erwärmen die Erde, reflektierte Strahlen sind für das menschliche Auge sichtbar und können per Satellit gemessen werden. Der Albedo-Wert einer Oberfläche gibt an, welcher Prozentsatz des Sonnenlichts reflektiert wird.
 
 

 


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