Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, страница 21

В завершение рассмотрим ситуацию с растительностью. Рис. 3.23 демонстрирует довольно низкий уровень альбедо этих материалов в оптической области. Это является следствием абсорбции светопоглощающим пигментом (в частности хлорофиллом зеленых растений), что и понятно: ведь растения питаются энергией именно через поглощение света. Однако рис. 3.23 дает все же не вполне полное представление об особенностях отражательной способности растений. Чтобы разобраться в этом лучше, посмотрим, как меняется отражательная способность при различных длинах волн видимого и инфракрасного диапазонов.

На рис. 3.24 показана спектральная отражательная способность различных материалов в диапазоне длин волн от 0,5 до 2,5 мкм (термином спектральная отражательная способность мы обозначаем некие обобщенные условия светимости и видимой конфигурации объекта). Данные представлены в упрощенном виде, отдельные тонкие детали опущены. Тем не менее хорошо видно, что форма кривой (часто называемой «спектральная сигнатура») может служить индивидуальной характеристикой материала. Действительно, мы уже видели, что часто можно идентифицировать объект по его цвету. О способах, применяемых для анализа спектральных изображений дистанционного зондирования с целью выявления на них различных материалов, будет рассказано в гл. 11.

Рассмотрим поочередно каждую спектральную сигнатуру рис. 3.24. Кривые для воды обладают слабой спектральной структурой и только имеют наклон при увеличении длины волны, показывающий уменьшение отражательной способности вследствие возрастания поглощения. Кривая для известняка также проявляет слабую спектральную структуру (при данном графическом разрешении), и это же характерно для глинистой сухой почвы. Но для влажной почвы отражательная способность ведет себя по-другому:

во-первых, она ниже, чем для сухой почвы, что, как уже говорилось, объясняется пониженным коэффициентом преломления; во-вторых — в инфракрасной части спектра проявляются колебания кривой отражательной способности. Последнее происходит из-за наличия линий поглощения, свойственных молекулам воды (т. е. максимумов поглощения вблизи отдельных длин волн). Влияние подобных же линий поглощения видно и на кривой отражательной способности снега.

Обратимся теперь к весьма характерным особенностям спектральной сигнатуры растений (см. также работу Curran, 1985), которые на рис. 3.24 представлены на примере посевов пшеницы. Как мы уже отметили, низкая отражательная способность в оптической части спектра в значительной мере обусловлена наличием пигмента. В первую очередь это хлорофилл, максимумы поглощения для которого приходятся на 0,45 и 0,65 мкм (соответственно синий и зеленый цвета), и поэтому наблюдается локальный максимум спектральной отражательной способности на волне 0,55 мкм. Это как раз и объясняет зеленый цвет большинства растений. Другими важными ботаническими пигментами являются каротин и ксантофилл (придающие оранжево-желтую окраску), а также антоциан (красно-фиолетовый цвет). Эти пигменты преобладают в осенний период, когда хлорофилл распадается, и они-то и придают эффектный колорит осенней листве (см. работу Justice и др., 1985).