10.1. 普朗克黑体定律¶
10.1.1. 暖地球:热遥感¶
我们已经展示了几个描述地球表面热状态的图像预览。陆地卫星专题制图器波段6生成的图像显示了不同性质和方向表面发射的热能的相对差异。在 Section 1 我们在莫罗湾的明显温暖的斜坡和水袋褶皱处明亮的白色砂岩令人惊讶的凉爽表面上展示了这种效果。在看似矛盾的情况下,与深色页岩相关的较暖表面在水袋褶皱图像中清晰显示。正如我们将要展示的那样,这些热效应在温暖的白天和凉爽的夜晚拍摄的图像中也会有很大的不同,有时会有很大的差异。我们通常从热成像中获得大量的信息,特别是从多光谱图像中获得的信息。其中一些信息补充了从反射辐射中获得的图像,还有一些作为信息源独立存在。在这一部分中,我们对热遥感的理论和实践进行了相当广泛的研究,并考察了从陆地和水上目标获得的一些引人注目的例子。然而,我们推迟了使用热传感器获取温度分布或在大气中发现其他热特性的讨论,直到我们考虑气象卫星(第14节)。
我们通过遥感光谱中热红外区域物质发出的辐射,对直接温度效应进行遥感。固体和液体的热感应发生在两个大气窗口中,其中吸收最小,如这张取自Sabins的光谱图所示(遥感:原理和解释,1987年)。
飞机平台上通常使用的窗口在3-5毫米和8-14微米波长范围内。星载传感器通常使用3到4微米和10.5到12.5微米之间的窗口。这些窗口都不能100%传输,因为水蒸气和二氧化碳吸收了光谱中的一些能量,而臭氧吸收了10.5到12.5微米之间的能量。此外,太阳反射率在白天一定程度上污染了3-4微米的窗口,因此我们仅在夜间进行测量时才将其用于地球研究。
普朗克黑体定律
两种材料的特性决定了物体发出的热辐射量:内部温度和发射率。普朗克黑体定律给出了物体辐射能量的速率:
e |lambda| = C 1 -5 [exp (C:sub:`2/T)` - 1] -1 ,
A 完美的黑体 是一种理想材料的概念,它完全吸收所有入射辐射,将其转化为内能。因此,它不允许任何透射或反射,但以最大可能的速率发射吸收能量。