Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, страница 22

Высокая отражательная способность растений в ближней инфракрасной области (примерно от 0,7 до 1,3 мкм) является следствием объемного рассеяния. В первую очередь это связано с многочисленными внутренними отражениями излучения (с малым поглощением) от увлажненных стенок ячеек в мезофилле — основной ткани листьев. Переход от низкой отражательной способности в красной области спектра к значительно более высо кой — в инфракрасной оказывается очень крутым, его часто называют «красный фронт». За точкой 1,3 мкм поглощение инфракрасного излучения водой становится значительным и отражательная способность уменьшается (и мы снова видим колебания как в случаях влажной земли и снега). Если растения повреждены или больны, то структура ячеек становится менее упорядоченной и верхний уровень отражательной способности в диапазоне 0,7—1,3 мкм снижается. Поврежденные растения могут к тому же содержать меньше хлорофилла, чем здоровые, что ведет к увеличению отражательной способности в красной части спектра, и все это приводит к уменьшению величины скачка в районе красного фронта. Это явление используется в различных методах оценивания количества и состояния растительности, отображенной на снимках дистанционного зондирования. Более подробный разговор об этом пойдет в гл. 11.

3.5.2. Излучательная способность в тепловой инфракрасной области

Тепловая инфракрасная область была определена в гл. 2 как интервал длин волн от 3 до 15 мкм, и мы показали в п. 2.6, что именно на эту область электромагнитного спектра приходится максимум излучения объектов при нормальной наземной температуре. Излучательная способность тела (иначе говоря, коэффициент излучения относительно абсолютно черного тела) имеет отрицательную связь с его отражательной способностью на той же длине волны, т. е. при нулевой отражательной способности излучательная способность равна 1 и наоборот. Для большинства природных материалов, кроме металлов и некоторых минералов, коэффициент преломления в тепловой инфракрасной области близок к 1, и это значит, что отражательная способность низка, а излучательная — высока. На рис. 3.25 показана излучательная способность различных материалов. Следует отметить, что приведенные на рисунке данные достаточно схематичны, поскольку излучательная способность материала зависит еще от состояния его поверхности. Например, излучательная способность гранита составляет 0,89, но если его поверхность отполирована, то она уменьшается до 0,80. Вообще говоря, излучательную способность можно выразить в обобщенном виде зависимости от двумерной функции распределения коэффициента отражения (ДФРКО):

где ________________ обозначает излучательную способность p-поляризованного излучения; Rqp — ДФРКО излучения, приходящего как p-поляризованное и отраженного как p-поляризованное; ______________— угол между направлением падающего излучения и нормалью к поверхности; _______________________________________ где ____________  — азимутальный угол отраженного излучения. Интегрирование охватывает 2 стерадиан или, иначе говоря, производится в пределах по ___________  от 0 до ____________ и _______________ от 0 до ________________. Таким образом, излучательную способность можно вычислить при помощи формулы (3.86) с учетом пояснений по ДФРКО, данных в п. 3.3.

3.5.3. Излучательная способность в микроволновой области