Cơ sở viễn thám-Chương 5

Phương pháp viễn thám hồng ngoại nhiệt là phương pháp ghi nhận các bức xạnhiệt ở dải sóng hồng ngoại nhiệt. Vì bức xạ nhiệt có cường độyếu, lại bị hấp thụ mạnh bởi khí quyển, nên để thu các tín hiệu nhiệt phải có thiết bịquét nhiệt với độ nhạy cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ sở viễn thám-Chương 5 Ch ¬ng 5 viÔn th¸m hång ngo¹i nhiÖt Ph ¬ng ph¸p viÔn th¸m hång ngo¹i nhiÖt lμ ph ¬ng ph¸p ghi nhËn c¸c bøc x¹nhiÖt ë d¶i sãng hång ngo¹i nhiÖt ( tõ 3 ®Õn 14 m). V× bøc x¹ nhiÖt cã c êng ®éyÕu, l¹i bÞ hÊp thô m¹nh bëi khÝ quyÓn, nªn ®Ó thu c¸c tÝn hiÖu nhiÖt ph¶i cã thiÕt bÞquÐt nhiÖt víi ®é nh¹y cao. D íi ®©y lμ mét sè c¬ së vËt lý vμ c¸c nguyªn t¾c t¹o¶nh hång ngo¹i.5.1. Nguyªn lý bøc x¹ nhiÖt cña vËt chÊt TÝnh chÊt bøc x¹ nhiÖt cña c¸c ®èi t äng tù nhiªn dùa vμo nguyªn t¾c bøc x¹cña vËt ®en tuyÖt ®èi.5.1.1. NhiÖt ®é Kinetic v sù bøc x¹ NhiÖt ®é cña vËt chÊt ®o ® îc khi tiÕp xóc hoÆc ®Æt ch×m vμo bªn trong vËtchÊt ® îc quan niÖm lμ nhiÖt ®é bªn trong cña vËt chÊt gäi lμ nhiÖt ®é Kinetic. NhiÖt®é Kinetic lμ nhiÖt ®é bªn trong cña vËt chÊt, thÓ hiÖn sù trao ®æi n¨ng l îng cña c¸cph©n tö cÊu t¹o nªn vËt chÊt. Sù bøc x¹ n¨ng l îng cña vËt chÊt lμ mét hμm sè cñanhiÖt ®é Kinetic cña chóng. Khi bøc x¹, vËt chÊt cã mét nhiÖt ®é kh¸c gäi lμ nhiÖt®é bªn ngoμi cña vËt chÊt. ViÔn th¸m ghi nhËn th«ng tin vÒ nhiÖt ®é bªn ngoμi cñavËt chÊt, còng cã nghÜa lμ ghi nhËn th«ng tin vÒ sù bøc x¹ cña vËt chÊt.5.1.2. Sù bøc x¹ cña vËt ®en tuyÖt ®èi Nh phÇn ®Çu ®· m« t¶, khi nhiÖt ®é cña mét vËt lín h¬n nhiÖt ®é 0oK(-2730C) th× nã sÏ ph¸t ra mét bøc x¹ nhiÖt. C êng ®é bøc x¹ vμ tÝnh chÊt phæ cñabøc x¹ lμ mét hμm cña thμnh phÇn vËt chÊt t¹i thêi ®iÓm ®ã. H×nh 5.1 minh ho¹ chosù ph©n bè phæ cña n¨ng l îng bøc x¹ tõ bÒ mÆt cña vËt ®en tuyÖt ®èi t¹i c¸c nhiÖt®é kh¸c nhau. C¸c ® êng cong ph©n bè n¨ng l îng cã h×nh d¹ng gièng nhau nh ngc¸c tia cña chóng cã xu h íng chuyÓn dÞch vÒ phÝa cã b íc sãng ng¾n h¬n khi nhiÖt®é t¨ng cao (quy luËt chuyÓn dÞch cùc trÞ n¨ng l îng bøc x¹ cña Wiens). Ph©n bæ phæ cña n¨ng l îng bøc x¹ cña vËt ®en t¹i c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau: A max Ttrong ®ã: m - b íc sãng mμ ë ®ã cã b c x¹ cùc ®¹i; A - 2.898 m (hÖ sè); T - nhiÖt ®é Kinetic. 71 Toμn bé n¨ng l îng ph¸t ra tõ bÒ mÆt cña vËt ®en tuyÖt ®èi ë mét nhiÖt ®é nμo®ã ® îc x¸c ®Þnh vμ tÝnh b»ng quy luËt Stefan - bolfman: M = M( ),d , = T4trong ®ã: M - tæng n¨ng l îng ph¸t x¹, w/ m2 ; M - n¨ng l îng phæ ph¸t x¹ t¹i b íc sãng ,; - h»ng sè stefan bolzmal = 5,6697X 10-8 W/Cm2/K-4; T - nhiÖt ®é cña vËt ®en ( ®é K ) d - diÖn tÝch ph¸t x¹ cña vËt ®en H×nh 5.1: §Æc ®iÓm ph¸t x¹ nhiÖt cña vËt chÊt Theo ph ¬ng tr×nh, tæng l îng nhiÖt ph¸t ra tõ bÒ mÆt vËt ®en th× kh¸c nhautheo tû lÖ víi lòy thõa 4 cña nhiÖt ®é tuyÖt ®èi. ViÔn th¸m ®o ® îc n¨ng l îng ph¸tra cña vËt, do ®ã ®o ® îc nhiÖt ®é cña vËt. ViÔn th¸m ®o c¸c bøc x¹ M theo c¸c d¶ib íc sãng kh¸c nhau, tuy nhiªn sù bøc x¹ nhiÖt chØ b¾t ®Çu tõ d¶i hång ngo¹i nhiÖt.5.1.3. Sù ph¸t x¹ nhiÖt tõ c¸c vËt chÊt thùc Víi vËt ®en tuyÖt ®èi, nã ph¸t x¹ toμn bé n¨ng l îng r¬i vμo nã khi lμm chonhiÖt ®é cña nã t¨ng lªn, cßn vËt chÊt thùc chØ ph¸t ra mét phÇn n¨ng l îng r¬i vμonã. Kh¶ n¨ng ph¸t x¹ nhiÖt gäi lμ ®é ph¸t x¹ nhiÖt ( ). = N¨ng l îng nhiÖt ph¸t ra cña vËt t¹i mét nhiÖt ®é nμo ®ã/ N¨ng l îng ph¸tra cña vËt ®en t¹i cïng nhiÖt ®é ®ã. cã gi¸ trÞ tõ 0 - 1: gi¸ trÞ kh¸c nhau tuú thuéc vμo thμnh phÇn vËt chÊt, ë c¸cnhiÖt ®é kh¸c nhau th× sù ph¸t x¹ còng kh¸c nhau. Ngoμi ra, sù ph¸t x¹ cßn kh¸cnhau ë d¶i sãng vμ gãc ph¸t x¹. 72 Mét vËt gäi lμ vËt x¸m th× cã ®é ph¸t x¹ nhá h¬n 1 nh ng sù ph¸t x¹ lμ ®Òu ëmét b íc sãng t ¬ng tù nh cña vËt ®en tuyÖt ®èi. Mét vËt cã sù ph¸t x¹ kh¸c nhauë c¸c d¶i sãng kh¸c nhau th× gäi lμ vËt ph¸t x¹ lùa chän. RÊt nhiÒu vËt chÊt cã sùph¸t x¹ gièng nh vËt ®en, vÝ dô: n íc 0,98 - 0,99 vμ ph¸t x¹ ë d¶i sãng 6 - 14 m.NhiÒu vËt chÊt kh¸c l¹i cã sù ph¸t x¹ lùa chän, VÝ dô: th¹ch anh cã sù ph¸t x¹ rÊtkh¸c biÖt gi÷a c¸c phÇn trong d¶i phæ tõ 6 - 14 m. D¶i sãng tõ 8 -14 m cã ®Æc ®iÓm lμ ngoμi viÖc thÓ hiÖn sù ph¸t x¹ cña khÝquyÓn cßn thÓ hiªn sù ph¸t x¹ cña c¸c ®èi t îng ë trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt víi nhiÖt ®étrung b×nh kho¶ng 3000K, ë ®ã cùc ®¹i cña nhiÖt ®é ë 9,7 m. V× lý do ®ã, hÇu hÕtc¸c thiÕt bÞ viÔn th¸m ®Òu ho¹t ®éng ë d¶i sãng 8 - 14 m vμ ë d¶i sãng ®ã, c¸c ®èit îng tù nhiªn trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt cã sù ph¸t x¹ nhiÖt rÊt kh¸c nhau (b¶ng 5.1). Sùkh¸c biÖt ®ã liªn quan ®Õnthμnh phÇn vËt chÊt vμ tr¹ng th¸i cÊu tróc cña ®èi t îng. B¶ng 5.1: Sù ph¸t x¹ cña mét sè ®èi t îng tù nhiªn ®iÓn h×nh trong d¶i sãng 8 - 14 m VËt chÊt Gi¸ trÞ trong d¶i 8 - 14 m N íc s¹ch 0,89 - 0,99 TuyÕt s ¬ng 0,98 - 0,99 Da ng êi 0,97 - 0,99 B¨ng kh« 0,97 - 0,98 Thùc vËt kháe 0,96 - 0,99 §Êt ít 0,95 - 0,98 Bª t«ng nhùa 0,94 - 0,97 C©y gç 0,93 - 0,94 §¸ bazal 0,92 - 0,96 §Êt kh« 0,92 - 0,94 TuyÕt kh« 0,85 - 0,90 Cá 0,77 - 0,81 ThÐp tÊm 0,63 - 0,70 ThÐp bãng 0,16 - 0,21 C¸c th«ng sè vÒ tÝnh chÊt nhiÖt cña ®èi t îng: bao gåm: tÝnh dÉn nhiÖt(conductivity), nhiÖt dung (capacity) vμ qu¸n tÝnh nhiÖt (inertia). 73 NhiÖt ®é Ban ®ªm Ban ng ...