Capítulo 3 2014_pos

Princípios da RadiaçãoPrincípios da Radiação
EletromagnéticaEletromagnética
Princípios da RadiaçãoPrincípios da Radiação
EletromagnéticaEletromagnética

Interações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia Eletromagnética
Energia registradaEnergia registrada por um sistema de sensoriamento remoto sofrepor um sistema de sensoriamento remoto sofre
interações fundamentais que devem ser entendidas de forma que osinterações fundamentais que devem ser entendidas de forma que os
dados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que édados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que é
observada vem do Sol, a energia:observada vem do Sol, a energia:
•• é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol),é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol),
•• viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,
•• interage com a atmosfera da Terra,interage com a atmosfera da Terra,
•• interage com a superfície da Terra,interage com a superfície da Terra,
•• interage com a atmosfera da Terra novamente, einterage com a atmosfera da Terra novamente, e
•• finalmente chega ao sensor, onde ela interage com váriosfinalmente chega ao sensor, onde ela interage com vários
componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.
Energia registradaEnergia registrada por um sistema de sensoriamento remoto sofrepor um sistema de sensoriamento remoto sofre
interações fundamentais que devem ser entendidas de forma que osinterações fundamentais que devem ser entendidas de forma que os
dados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que édados sejam interpretados corretamente. Por exemplo, se a energia que é
observada vem do Sol, a energia:observada vem do Sol, a energia:
•• é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol),é radiada pelas partículas atômicas na fonte (o Sol),
•• viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,viaja no vácuo espacial à velocidade da luz,
•• interage com a atmosfera da Terra,interage com a atmosfera da Terra,
•• interage com a superfície da Terra,interage com a superfície da Terra,
•• interage com a atmosfera da Terra novamente, einterage com a atmosfera da Terra novamente, e
•• finalmente chega ao sensor, onde ela interage com váriosfinalmente chega ao sensor, onde ela interage com vários
componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.componentes óticos, filtros, emulsões de filmes, ou detectores.

Interações da EnergiaInterações da Energia
com a matéria nacom a matéria na
atmosfera, na área deatmosfera, na área de
estudo e no sensor deestudo e no sensor de
sensoriamento remotosensoriamento remoto
Interações da EnergiaInterações da Energia
com a matéria nacom a matéria na
atmosfera, na área deatmosfera, na área de
estudo e no sensor deestudo e no sensor de
sensoriamento remotosensoriamento remoto

Interações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia EletromagnéticaInterações da Energia Eletromagnética
No campo do sensoriamento remoto,No campo do sensoriamento remoto, só se pode irsó se pode ir
mais longe do que o simples conhecimento dosmais longe do que o simples conhecimento dos
objetos mais óbvios, se aobjetos mais óbvios, se a análise dos dadosanálise dos dados estiverestiver
baseada nobaseada no conhecimento das interações entre energiaconhecimento das interações entre energia
e matériae matéria;;
Para compreender melhor as interações entre a energiaPara compreender melhor as interações entre a energia
eletromagnética e os objetos (matéria), temos queeletromagnética e os objetos (matéria), temos que
começar pelo estudo da natureza desta energia.começar pelo estudo da natureza desta energia.
No campo do sensoriamento remoto,No campo do sensoriamento remoto, só se pode irsó se pode ir
mais longe do que o simples conhecimento dosmais longe do que o simples conhecimento dos
objetos mais óbvios, se aobjetos mais óbvios, se a análise dos dadosanálise dos dados estiverestiver
baseada nobaseada no conhecimento das interações entre energiaconhecimento das interações entre energia
e matériae matéria;;
Para compreender melhor as interações entre a energiaPara compreender melhor as interações entre a energia
eletromagnética e os objetos (matéria), temos queeletromagnética e os objetos (matéria), temos que
começar pelo estudo da natureza desta energia.começar pelo estudo da natureza desta energia.

Modelos de Radiação EletromagnéticasModelos de Radiação EletromagnéticasModelos de Radiação EletromagnéticasModelos de Radiação Eletromagnéticas
Para entender como a radiação eletromagnética é criada,Para entender como a radiação eletromagnética é criada,
como se propaga através do espaço, e como ela interagecomo se propaga através do espaço, e como ela interage
com outra matéria, é útil descrever estes processoscom outra matéria, é útil descrever estes processos
utilizando 2 modelos diferentes:utilizando 2 modelos diferentes:
• O modelo deO modelo de ondaonda, e, e
• O modelo deO modelo de partícula (corpuscular)partícula (corpuscular)..
Para entender como a radiação eletromagnética é criada,Para entender como a radiação eletromagnética é criada,
como se propaga através do espaço, e como ela interagecomo se propaga através do espaço, e como ela interage
com outra matéria, é útil descrever estes processoscom outra matéria, é útil descrever estes processos
utilizando 2 modelos diferentes:utilizando 2 modelos diferentes:
• O modelo deO modelo de ondaonda, e, e
• O modelo deO modelo de partícula (corpuscular)partícula (corpuscular)..

Modelo de Onda da Radiação EletromagnéticaModelo de Onda da Radiação EletromagnéticaModelo de Onda da Radiação EletromagnéticaModelo de Onda da Radiação Eletromagnética
AA onda eletromagnéticaonda eletromagnética consiste de 2 campos flutuantes — umconsiste de 2 campos flutuantes — um elétricoelétrico
e outroe outro magnéticomagnético. Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são. Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são
perpendiculares à direção de deslocamento.perpendiculares à direção de deslocamento. A velocidade de propagaçãoA velocidade de propagação
da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz,da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz, cc, a qual é 3 x, a qual é 3 x
101088
m sm s-1-1
..
AA onda eletromagnéticaonda eletromagnética consiste de 2 campos flutuantes — umconsiste de 2 campos flutuantes — um elétricoelétrico
e outroe outro magnéticomagnético. Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são. Os 2 vetores são ortogonais entre si, e ambos são
perpendiculares à direção de deslocamento.perpendiculares à direção de deslocamento. A velocidade de propagaçãoA velocidade de propagação
da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz,da onda eletromagnética no vácuo é a velocidade da luz, cc, a qual é 3 x, a qual é 3 x
101088
m sm s-1-1
..

• comprimento de ondacomprimento de onda é formalmente definido como a distânciaé formalmente definido como a distância
média entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrãomédia entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrão
periódico e é normalmente medido em micrômetros (periódico e é normalmente medido em micrômetros (µµm) oum) ou
nanômetros (nm).nanômetros (nm).
• FrequênciaFrequência é o número de ondas que passa por um ponto fixoé o número de ondas que passa por um ponto fixo
do espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda quedo espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda que
envia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é ditaenvia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é dita
ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz.ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz.
• comprimento de ondacomprimento de onda é formalmente definido como a distânciaé formalmente definido como a distância
média entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrãomédia entre 2 máximos (ou mínimos) consecutivos de um padrão
periódico e é normalmente medido em micrômetros (periódico e é normalmente medido em micrômetros (µµm) oum) ou
nanômetros (nm).nanômetros (nm).
• FrequênciaFrequência é o número de ondas que passa por um ponto fixoé o número de ondas que passa por um ponto fixo
do espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda quedo espaço num determinado intervalo de tempo. Uma onda que
envia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é ditaenvia uma crista a cada segundo (completando um ciclo) é dita
ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz.ter a frequência de 1 ciclo por segundo ou 1 hertz, 1 Hz.

A relação entre comprimento de onda,A relação entre comprimento de onda, λλ, e frequência,, e frequência, ff, da radiação, da radiação
eletromagnética é baseada na seguinte fórmula, ondeeletromagnética é baseada na seguinte fórmula, onde cc é a velocidadeé a velocidade
da luz:da luz:
A relação entre comprimento de onda,A relação entre comprimento de onda, λλ, e frequência,, e frequência, ff, da radiação, da radiação
eletromagnética é baseada na seguinte fórmula, ondeeletromagnética é baseada na seguinte fórmula, onde cc é a velocidadeé a velocidade
da luz:da luz:
fc ⋅= λ
λ
c
f =
Note que frequência,Note que frequência, ff,, é inversamente proporcional ao comprimentoé inversamente proporcional ao comprimento
de onda,de onda, λ.λ. Quanto maior o comprimento de onda, menor é aQuanto maior o comprimento de onda, menor é a
frequência, e vice-versa.frequência, e vice-versa.
Note que frequência,Note que frequência, ff,, é inversamente proporcional ao comprimentoé inversamente proporcional ao comprimento
de onda,de onda, λ.λ. Quanto maior o comprimento de onda, menor é aQuanto maior o comprimento de onda, menor é a
frequência, e vice-versa.frequência, e vice-versa.

Esta figura ilustra a relação inversaEsta figura ilustra a relação inversa
entreentre comprimento de ondacomprimento de onda ((λλ) e) e
frequênciafrequência ((νν). Quanto maior o). Quanto maior o
comprimento de onda, menor acomprimento de onda, menor a
frequência; quanto menor ofrequência; quanto menor o
comprimento de onda, maior acomprimento de onda, maior a
frequência. A amplitude de uma ondafrequência. A amplitude de uma onda
eletromagnética é a altura da crista daeletromagnética é a altura da crista da
onda acima da posição fixa. Cristas deonda acima da posição fixa. Cristas de
onda sucessivas são numeradas como 1,onda sucessivas são numeradas como 1,
2, 3, e 4. Um observador na posição do2, 3, e 4. Um observador na posição do
relógio registra o número de cristas querelógio registra o número de cristas que
passam a cada segundo. Esta frequênciapassam a cada segundo. Esta frequência
é medida em ciclos por segundo, oué medida em ciclos por segundo, ou
hertzhertz
Esta figura ilustra a relação inversaEsta figura ilustra a relação inversa
entreentre comprimento de ondacomprimento de onda ((λλ) e) e
frequênciafrequência ((νν). Quanto maior o). Quanto maior o
comprimento de onda, menor acomprimento de onda, menor a
frequência; quanto menor ofrequência; quanto menor o
comprimento de onda, maior acomprimento de onda, maior a
frequência. A amplitude de uma ondafrequência. A amplitude de uma onda
eletromagnética é a altura da crista daeletromagnética é a altura da crista da
onda acima da posição fixa. Cristas deonda acima da posição fixa. Cristas de
onda sucessivas são numeradas como 1,onda sucessivas são numeradas como 1,
2, 3, e 4. Um observador na posição do2, 3, e 4. Um observador na posição do
relógio registra o número de cristas querelógio registra o número de cristas que
passam a cada segundo. Esta frequênciapassam a cada segundo. Esta frequência
é medida em ciclos por segundo, oué medida em ciclos por segundo, ou
hertzhertz

Em particular o comprimento de onda (Em particular o comprimento de onda (λλ;; µµm) no sensoriamentom) no sensoriamento
remoto na região do infravermelho é geralmente especificado peloremoto na região do infravermelho é geralmente especificado pelo
número de ondanúmero de onda ν∗ν∗, o qual é o recíproco do comprimento de onda:, o qual é o recíproco do comprimento de onda:
Em particular o comprimento de onda (Em particular o comprimento de onda (λλ;; µµm) no sensoriamentom) no sensoriamento
remoto na região do infravermelho é geralmente especificado peloremoto na região do infravermelho é geralmente especificado pelo
número de ondanúmero de onda ν∗ν∗, o qual é o recíproco do comprimento de onda:, o qual é o recíproco do comprimento de onda:
λ
1
* =v
Tradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetroTradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetro
(cm(cm-1-1
). Como). Como λλ está emestá em µµmm (1cm=104
µµmm), então o comprimento de onda de
10 µµmm tem um número de onda de 1000cm-1
Tradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetroTradicionalmente, número de onda é expresso em inverso de centímetro
(cm(cm-1-1
). Como). Como λλ está emestá em µµmm (1cm=104
µµmm), então o comprimento de onda de
10 µµmm tem um número de onda de 1000cm-1

O número de ondaO número de onda ν∗ν∗, nos fornece justamente o, nos fornece justamente o número de ondasnúmero de ondas
por unidade de comprimentopor unidade de comprimento..
Ele tem a propriedade de ser proporcional aEle tem a propriedade de ser proporcional a Frequência e porFrequência e por
conseguinte a Energiaconseguinte a Energia. Na verdade, muitas vezes é utilizado como. Na verdade, muitas vezes é utilizado como
unidade de Energia.unidade de Energia.
Podemos obter aPodemos obter a FrequênciaFrequência (multiplicando por(multiplicando por cc) e a) e a EnergiaEnergia
(multiplicando por(multiplicando por hchc) facilmente.) facilmente.
Vale lembrar queVale lembrar que FrequênciaFrequência nada mais é que onada mais é que o número de ondasnúmero de ondas
por unidade de tempo.por unidade de tempo.
O número de ondaO número de onda ν∗ν∗, nos fornece justamente o, nos fornece justamente o número de ondasnúmero de ondas
por unidade de comprimentopor unidade de comprimento..
Ele tem a propriedade de ser proporcional aEle tem a propriedade de ser proporcional a Frequência e porFrequência e por
conseguinte a Energiaconseguinte a Energia. Na verdade, muitas vezes é utilizado como. Na verdade, muitas vezes é utilizado como
unidade de Energia.unidade de Energia.
Podemos obter aPodemos obter a FrequênciaFrequência (multiplicando por(multiplicando por cc) e a) e a EnergiaEnergia
(multiplicando por(multiplicando por hchc) facilmente.) facilmente.
Vale lembrar queVale lembrar que FrequênciaFrequência nada mais é que onada mais é que o número de ondasnúmero de ondas
por unidade de tempo.por unidade de tempo.

Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam queNiels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam que
um corpo não irradia energia de forma contínua, masum corpo não irradia energia de forma contínua, mas
apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos”apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos”
chamados dechamados de quantaquanta ouou fótonsfótons..
Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam queNiels Bohr (1885–1962) e Max Planck formularam que
um corpo não irradia energia de forma contínua, masum corpo não irradia energia de forma contínua, mas
apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos”apenas em pacotes discretos por meio de “pulsos”
chamados dechamados de quantaquanta ouou fótonsfótons..
Modelo de Partícula da Radiação EletromagnéticaModelo de Partícula da Radiação EletromagnéticaModelo de Partícula da Radiação EletromagnéticaModelo de Partícula da Radiação Eletromagnética

Segundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida peloSegundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida pelo
corpo deve satisfazer à expressão:corpo deve satisfazer à expressão:
ondeonde QQ é a energia de um quantum medida em joules,é a energia de um quantum medida em joules, hh é a constante deé a constante de
Planck (6.626Planck (6.626 ×× 1010-34-34
J s), eJ s), e ff é a frequência da radiação.é a frequência da radiação.
A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação.A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação.
Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.
Chegamos num impasse em que a energia se comporta como ondaChegamos num impasse em que a energia se comporta como onda
eletromagnética e como partícula.eletromagnética e como partícula.
Segundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida peloSegundo Niels Bohr (1885–1962) e Max Planck a energia emitida pelo
corpo deve satisfazer à expressão:corpo deve satisfazer à expressão:
ondeonde QQ é a energia de um quantum medida em joules,é a energia de um quantum medida em joules, hh é a constante deé a constante de
Planck (6.626Planck (6.626 ×× 1010-34-34
J s), eJ s), e ff é a frequência da radiação.é a frequência da radiação.
A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação.A magnitude do quantum depende unicamente da frequência da radiação.
Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.Portanto, o fóton emitido oscila com uma dada frequência.
Chegamos num impasse em que a energia se comporta como ondaChegamos num impasse em que a energia se comporta como onda
eletromagnética e como partícula.eletromagnética e como partícula.
fhQ ×=
Teoria Quântica da EMRTeoria Quântica da EMRTeoria Quântica da EMRTeoria Quântica da EMR

A fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemosA fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemos
multiplicar a equação pormultiplicar a equação por h/hh/h, ou 1, sem alterar seu valor:, ou 1, sem alterar seu valor:
SubstituindoSubstituindo QQ porpor hhνν, nós podemos expressar o comprimento de onda, nós podemos expressar o comprimento de onda
associado com um quantum de energia como:associado com um quantum de energia como:
ouou
Portanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seuPortanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seu
comprimento de ondacomprimento de onda, i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor, i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor
será a energiaserá a energia
A fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemosA fórmula da relação entre frequência e comprimento de onda, podemos
multiplicar a equação pormultiplicar a equação por h/hh/h, ou 1, sem alterar seu valor:, ou 1, sem alterar seu valor:
SubstituindoSubstituindo QQ porpor hhνν, nós podemos expressar o comprimento de onda, nós podemos expressar o comprimento de onda
associado com um quantum de energia como:associado com um quantum de energia como:
ouou
Portanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seuPortanto, a energia de um quantum é inversamente proporcional ao seu
comprimento de ondacomprimento de onda, i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor, i.e., quanto maior o comprimento de onda, menor
será a energiaserá a energia
vh
ch
=λ
Q
ch
=λ
λ
ch
Q =

Tipo de Radiação
Comprimento
de onda
Raios Gama (γ) < 10-11
m (10 pm)
Raios X 10-11
m (10 pm) – 10-8
m (10 nm)
Ultravioleta 10-8 m (10 nm) – 0,4 µm (400 nm)
Visível 0,4 µm (400 nm) – 0,7 µm (700 nm)
Infravermelho 0,7 µm – 1000 µm (1 mm)
Microondas 1000 µm (1 mm) – 1 m
Ondas de Rádio > 1 m

Tipo de Radiação
Comprimento
de onda
Subdivisões
Raios X 10-11
m (10 pm) – 10-8
m (10 nm)
Hard X (10 pm – 100 pm)
Soft X (100 pm – 10 nm)
Ultravioleta 10-8 m (10 nm) – 0,4 µm (400 nm)
Extreme UV (10 nm – 100 nm)
Near UV (100 nm – 400 nm)
UV-C (0,20 – 0,29 µm)
UV-B (0,29 – 0,32 µm)
UV-A (0,32 – 0,40 µm)

A energia de fótonsA energia de fótons
variando dos raiosvariando dos raios
gama até ondas degama até ondas de
rádio no espectrorádio no espectro
eletromagnético.eletromagnético.
A energia de fótonsA energia de fótons
variando dos raiosvariando dos raios
gama até ondas degama até ondas de
rádio no espectrorádio no espectro
eletromagnético.eletromagnético.

 A Fig. mostra alguns dos diferentes comprimentos de onda da radiação.

Energia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacialEnergia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacialEnergia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacialEnergia x Comprimento de Onda: Impacto na resolução espacial

Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.
Vamos ver no quadro as principais medidasVamos ver no quadro as principais medidas
básicas em radiometria.básicas em radiometria.
O conhecimento dos termos radiométricos é deO conhecimento dos termos radiométricos é de
grande importância em SR.grande importância em SR.
Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.Radiometria – Objetivo: medir a energia radiante.
Vamos ver no quadro as principais medidasVamos ver no quadro as principais medidas
básicas em radiometria.básicas em radiometria.
O conhecimento dos termos radiométricos é deO conhecimento dos termos radiométricos é de
grande importância em SR.grande importância em SR.
Terminologia da Energia RadianteTerminologia da Energia RadianteTerminologia da Energia RadianteTerminologia da Energia Radiante

Irradiância e ExcitânciaIrradiância e ExcitânciaIrradiância e ExcitânciaIrradiância e Excitância
A quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície porA quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície por
unidade de área é chamada deunidade de área é chamada de IrradiânciaIrradiância ((EEλλ),), onde:onde:
•• A quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade deA quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade de
área é chamada deárea é chamada de ExitânciaExitância ((MMλλ).).
•• Ambas quantidades são medidas emAmbas quantidades são medidas em watts por metro quadrado (W mwatts por metro quadrado (W m-2-2
))..
A quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície porA quantidade de fluxo radiante incidente sobre uma superfície por
unidade de área é chamada deunidade de área é chamada de IrradiânciaIrradiância ((EEλλ),), onde:onde:
•• A quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade deA quantidade de fluxo radiante deixando uma superfície por unidade de
área é chamada deárea é chamada de ExitânciaExitância ((MMλλ).).
•• Ambas quantidades são medidas emAmbas quantidades são medidas em watts por metro quadrado (W mwatts por metro quadrado (W m-2-2
))..
A
E λ
λ
Φ
=
A
M λ
λ
Φ
=

O conceito deO conceito de densidade de fluxo radiantedensidade de fluxo radiante
para uma área sobre a superfície dapara uma área sobre a superfície da
Terra.Terra.
• IrradiânciaIrradiância é uma medida de fluxoé uma medida de fluxo
radiante incidente sobre umaradiante incidente sobre uma
superfície por unidade de área (wattssuperfície por unidade de área (watts
mm-2)-2)
..
• ExcitânciaExcitância é uma medida de fluxoé uma medida de fluxo
radiante que deixa (emergente) umaradiante que deixa (emergente) uma
mm-2)-2)
..
O conceito deO conceito de densidade de fluxo radiantedensidade de fluxo radiante
para uma área sobre a superfície dapara uma área sobre a superfície da
Terra.Terra.
• IrradiânciaIrradiância é uma medida de fluxoé uma medida de fluxo
radiante incidente sobre umaradiante incidente sobre uma
mm-2)-2)
..
• ExcitânciaExcitância é uma medida de fluxoé uma medida de fluxo
radiante que deixa (emergente) umaradiante que deixa (emergente) uma
mm-2)-2)
..
Densidade de Fluxo RadianteDensidade de Fluxo RadianteDensidade de Fluxo RadianteDensidade de Fluxo Radiante

RadiânciaRadiânciaRadiânciaRadiância
Radiância (LRadiância (Lλλ)) é o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando umaé o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando uma
fonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquelafonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquela
direção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W mdireção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W m-2-2
srsr
-1-1
). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento
de onda deixando a área projetada da fonte (de onda deixando a área projetada da fonte (AA) numa certa direção () numa certa direção (θθ))
confinada no ângulo sólido (confinada no ângulo sólido (ΩΩ):):
ΦΦ
ΩΩ
LLλλ = ______= ______
ΑΑ coscos θθ
Radiância (LRadiância (Lλλ)) é o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando umaé o fluxo radiante por unidade de ângulo sólido deixando uma
fonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquelafonte numa dada direção por unidade de área da fonte projetada naquela
direção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W mdireção e é medida em watts por metro quadrado por esterradiano (W m-2-2
srsr
-1-1
). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento). Estamos somente interessados no fluxo radiante num certo comprimento
de onda deixando a área projetada da fonte (de onda deixando a área projetada da fonte (AA) numa certa direção () numa certa direção (θθ))
confinada no ângulo sólido (confinada no ângulo sólido (ΩΩ):):
ΦΦ
ΩΩ
LLλλ = ______= ______
ΑΑ coscos θθ θ
λ
λ
cosA
L Ω
Φ
=

O conceito deO conceito de radiânciaradiância
deixando a área projetada dadeixando a área projetada da
fonte sobre a superfície,fonte sobre a superfície,
numa direção específica, enuma direção específica, e
dento de uma ângulo sólido.dento de uma ângulo sólido.
O conceito deO conceito de radiânciaradiância
deixando a área projetada dadeixando a área projetada da
fonte sobre a superfície,fonte sobre a superfície,
numa direção específica, enuma direção específica, e
dento de uma ângulo sólido.dento de uma ângulo sólido.

∫∫
π
λ
π
λ φθθθφθ=
2
0
2
0
ddsencos),(LE
D.F.R.M.
Fλ=Eλ
Irradiância [Wm-2
/µm]

 Para melhor compreender o conceito de
radiação, aqui estão alguns conceitos e fatos
importantes para lembrar:
1) Todas os objetos (cuja temperatura esteja acima do zero
absoluto), não importa quão grande ou pequeno ele seja, emite
radiação. O ar, seu corpo, as flores, as árvores, a Terra, as
estrelas, estão todos emitindo um amplo espectro de ondas
eletromagnéticas. A energia tem origem na rápida vibração dos
elétrons, bilhões dos quais existem em cada objeto.
2) Objetos quentes emitem mais radiação do que objetos frios.
3) Qual é a quantidade de radiação emitida por um objeto e em
que comprimento de onda esta emissão se dá? Precisamos
definir o conceito de Corpo Negro

Um Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem aUm Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem a
propriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiaçãopropriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiação
eletromagnética incidente e depois re-irradiar;eletromagnética incidente e depois re-irradiar;
O termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material ondeO termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material onde
a absorção é completa.a absorção é completa.
A Radiação emitida por um corpo negro é isotrópicaA Radiação emitida por um corpo negro é isotrópica
Um Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem aUm Corpo Negro é uma superfície ou cavidade idealizada que tem a
propriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiaçãopropriedade de absorver perfeitamente (completamente) toda radiação
eletromagnética incidente e depois re-irradiar;eletromagnética incidente e depois re-irradiar;
O termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material ondeO termo Corpo Negro e utilizado para uma configuração de material onde
a absorção é completa.a absorção é completa.
A Radiação emitida por um corpo negro é isotrópicaA Radiação emitida por um corpo negro é isotrópica
Corpo NegroCorpo NegroCorpo NegroCorpo Negro

Lei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos NegrosLei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos NegrosLei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos NegrosLei de Planck e Curvas de Radiação de Corpos Negros
Lei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende daLei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende da
temperatura e do comprimento de onda.temperatura e do comprimento de onda.
Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.
Lei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende daLei de Planck: descreve a radiação emitida por um Corpo Negro. Esta radiação depende da
temperatura e do comprimento de onda.temperatura e do comprimento de onda.
Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.Curvas de radiação de corpos negros para diferentes temperaturas.

Lei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos osLei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos os
comprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para acomprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para a
taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:
Representa a área da curva da densidade de fluxo espectral (irradiância ouRepresenta a área da curva da densidade de fluxo espectral (irradiância ou
excitância espectral) ou da função de Planck multiplicada porexcitância espectral) ou da função de Planck multiplicada por ππ..
Stefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortementeStefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortemente
da temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperaturada temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperatura
do corpodo corpo
Lei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos osLei de Stefan-Boltzmann: integrando a Lei de Planck em todos os
comprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para acomprimentos de onda e em todas as direções, obtemos a expressão para a
taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:taxa total de emissão de energia radiante de um corpo negro:
Stefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortementeStefan-Boltzmann diz que a emissão total realmente depende fortemente
da temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperaturada temperatura do corpo! É proporcional a quarta potência da temperatura
do corpodo corpo
Lei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan Boltzmann

Lei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan BoltzmannLei de Stefan Boltzmann

Leis de RadiaçãoLeis de RadiaçãoLeis de RadiaçãoLeis de Radiação
Calcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total deCalcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total de
emissão de energia radiante do Sol e da Terra:emissão de energia radiante do Sol e da Terra:
Sol: T = 5800 KSol: T = 5800 K
Terra: T = 288KTerra: T = 288K
Se dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais deSe dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais de
radiação ele irá emitir?radiação ele irá emitir?
Calcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total deCalcule utilizando a lei de Stefan-Boltzmann a taxa total de
emissão de energia radiante do Sol e da Terra:emissão de energia radiante do Sol e da Terra:
Sol: T = 5800 KSol: T = 5800 K
Terra: T = 288KTerra: T = 288K
Se dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais deSe dobrarmos a temperatura de um objeto, quanto mais de
radiação ele irá emitir?radiação ele irá emitir?

Lei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de Wien
Lei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentosLei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentos
de onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximode onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximo
valor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimentovalor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimento
de onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada dade onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada da
função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:
Lei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentosLei de Wien: a) a maioria dos objetos emitem em diferentes comprimentos
de onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximode onda; 2) há um comprimento de onda onde um objeto emite o máximo
valor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimentovalor de emissão. A Lei de deslocamento de Wien fornece o comprimento
de onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada dade onda associado a máxima emissão de um corpo negro. Derivada da
função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:função de Planck igualada a zero e resolvida para o comprimento de onda:

Lei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de WienLei de deslocamento de Wien

Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:
Comprimento de onda associado a máxima emissão do SolComprimento de onda associado a máxima emissão do Sol
(5800 K)?(5800 K)?
Comprimento de onda associado a máxima emissão da TerraComprimento de onda associado a máxima emissão da Terra
(288 K)?(288 K)?
Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:Utilizando a lei de deslocamento de Win calcule:
Comprimento de onda associado a máxima emissão do SolComprimento de onda associado a máxima emissão do Sol
(5800 K)?(5800 K)?
Comprimento de onda associado a máxima emissão da TerraComprimento de onda associado a máxima emissão da Terra
(288 K)?(288 K)?

• Temperatura do Sol é de 6000 K:
– O pico de emissão:~ 0,5 µm na região
visível do espectro;
– Radiação solar significante ocorre entre 0,3 e
5 µm;
– Radiação solar: ondas curtas;
• Temperatura média da Terra é de 288 K:
– O pico de emissão:~ 10 µm na região do
infravermelho;
– Radiação terrestre significante ocorre entre 3
e 1000≈ µm (início da região de
microondas);
– Radiação terrestre: ondas longas.

Espectro eletromagnético emitido pelo Sol
•44% da radiação do Sol se concentra na região visível;
•Comprimento de ondas menores que violeta 0.4µm são ultravioleta. O Sol emite somente
cerca de 7% da sua radiação total nesta faixa do espectro.
•Comprimentos de onda maiores que 0.7µm são conhecidos como infravermelho próximo.
•Aproximadamente 37% da energia solar é radiada entre 0.7 e 1.5µm, com somente 12% na
região acima de 1.5µm.
•Violeta: 0.4 - 0.446 mm
•Azul: 0.446 - 0.500 mm
•Verde: 0.500 - 0.578 mm
•Amarelo: 0.578 - 0.592 mm
•Laranja: 0.592 - 0.620 mm
•Vermelho: 0.620 - 0.7 mm

only
VIS
VIS +
IR
only
IR
Sun radiation Earth radiation
Watt/
m2
and
micron

• Em geral as bandas dos espectro eletromagnético utilizadas
em SR passivo podem ser divididas em 3 regiões:
• Bandas entre 0,3 e 3 µm (região de reflexão da radiação solar) –
radiação medida corresponde a radiação solar refletida pela
superfície/nuvem/atmosfera;
• Bandas entre 3 e 5 µm (região intermediária) – radiação medida é
composta tanto pela radiação solar refletida como pela radiação emitida
pela superfície/nuvem/atmosfera;
• Bandas entre 5 e ≈ 1000 µm/incluindo o início da região de microondas
(região de emissão terrestre) – radiação medida é composta pela
radiação emitida pela superfície/nuvem/atmosfera;

Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:
•Transmitida;Transmitida;
•Refletida/Espalhada;Refletida/Espalhada;
•Absorvida;Absorvida;
Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:Quando a REM incide a matéria, a REM pode ser:
•Transmitida;Transmitida;
•Refletida/Espalhada;Refletida/Espalhada;
•Absorvida;Absorvida;
Interações Energia-MatériaInterações Energia-MatériaInterações Energia-MatériaInterações Energia-Matéria

•Transmissão –Transmissão – A REM atravessa a matéria. AA REM atravessa a matéria. A
transmissão é relacionada de forma inversa comtransmissão é relacionada de forma inversa com
extinçãoextinção. A extinção é dada tanto pela. A extinção é dada tanto pela absorçãoabsorção quantoquanto
pelapela reflexão/espalhamentoreflexão/espalhamento;;
•Quando a radiação passa por um meio com diferentesQuando a radiação passa por um meio com diferentes
densidades ocorre adensidades ocorre a refraçãorefração
•Transmissão –Transmissão – A REM atravessa a matéria. AA REM atravessa a matéria. A
transmissão é relacionada de forma inversa comtransmissão é relacionada de forma inversa com
extinçãoextinção. A extinção é dada tanto pela. A extinção é dada tanto pela absorçãoabsorção quantoquanto
pelapela reflexão/espalhamentoreflexão/espalhamento;;
•Quando a radiação passa por um meio com diferentesQuando a radiação passa por um meio com diferentes
densidades ocorre adensidades ocorre a refraçãorefração

Índice de RefraçãoÍndice de RefraçãoÍndice de RefraçãoÍndice de Refração
OO índice de refração (níndice de refração (n)) é uma medida da densidade ótica de umaé uma medida da densidade ótica de uma
substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo,substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo, cc, e a, e a
velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água,velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água, ccnn (Mulligan,(Mulligan,
1980):1980):
A velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade daA velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade da
luz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Porluz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Por
exemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 paraexemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 para
água. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água éágua. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água é
mais densamais densa
OO índice de refração (níndice de refração (n)) é uma medida da densidade ótica de umaé uma medida da densidade ótica de uma
substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo,substância. Este índice é a razão da velocidade da luz no vácuo, cc, e a, e a
velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água,velocidade da luz numa substância como atmosfera ou água, ccnn (Mulligan,(Mulligan,
1980):1980):
A velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade daA velocidade da luz numa substância nunca pode chegar a velocidade da
luz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Porluz no vácuo. Portanto, o índice de refração é sempre maior que 1. Por
exemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 paraexemplo, o índice de refração para atmosfera é 1,0002926 e 1,33 para
água. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água éágua. A Luz viaja mais vagarosamente através da água porque a água é
mais densamais densa
nc
c
n =

Lei de SnellLei de SnellLei de SnellLei de Snell
Refração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão doRefração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão do
o desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio parao desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio para
outro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raiooutro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raio
incidente e a linha normal à interface:incidente e a linha normal à interface:
Na próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulentaNa próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulenta
pode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com umapode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com uma
densidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devidodensidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devido
a diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno daa diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno da
refração.refração.
Refração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão doRefração pode ser descrita pela Lei de Snell que fornece uma expressão do
o desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio parao desvio angular sofrido por um feixe de luz ao passar de um meio para
outro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raiooutro com índices de refração diferentes. Onde teta é ângulo entre o raio
incidente e a linha normal à interface:incidente e a linha normal à interface:
Na próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulentaNa próxima figura, podemos observar que uma atmosfera não turbulenta
pode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com umapode ser pensada como uma série de camadas de gases, cada uma com uma
densidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devidodensidade ótica diferente. Sempre que houver mudança na direção devido
a diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno daa diferença de densidade entre dois meios, então ocorre o fenômeno da
refração.refração.
2211 sinsin θθ nn =

RefraçãoRefração
AtmosféricaAtmosférica
RefraçãoRefração
AtmosféricaAtmosférica
Refração em três camadasRefração em três camadas
atmosféricas. A Lei de Snellatmosféricas. A Lei de Snell
pode ser utilizada para preverpode ser utilizada para prever
o quanto a radiação mudará deo quanto a radiação mudará de
direção, com base nodireção, com base no
conhecimento doconhecimento do ângulo deângulo de
incidência (incidência (θθ)) e do índice dee do índice de
refração de cada camadarefração de cada camada
atmosférica,atmosférica, nn11,, nn22,, nn33..
Refração em três camadasRefração em três camadas
atmosféricas. A Lei de Snellatmosféricas. A Lei de Snell
pode ser utilizada para preverpode ser utilizada para prever
o quanto a radiação mudará deo quanto a radiação mudará de
direção, com base nodireção, com base no
conhecimento doconhecimento do ângulo deângulo de
incidência (incidência (θθ)) e do índice dee do índice de
refração de cada camadarefração de cada camada
atmosférica,atmosférica, nn11,, nn22,, nn33..

•ReflexãoReflexão – Em– Em SRSR acaba-se utilizando o termoacaba-se utilizando o termo reflexão comoreflexão como
sinônimo de espalhamento.sinônimo de espalhamento.
• Entretanto, aEntretanto, a reflexão é considerada, em diversas áreas dereflexão é considerada, em diversas áreas de
estudo, unicamente como reflexão especularestudo, unicamente como reflexão especular, onde a REM, onde a REM
emerge da matéria numa única e previsível direçãoemerge da matéria numa única e previsível direção
• O ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e aO ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e a
radiação refletida possui sentido oposto à incidenteradiação refletida possui sentido oposto à incidente..
•ReflexãoReflexão – Em– Em SRSR acaba-se utilizando o termoacaba-se utilizando o termo reflexão comoreflexão como
sinônimo de espalhamento.sinônimo de espalhamento.
• Entretanto, aEntretanto, a reflexão é considerada, em diversas áreas dereflexão é considerada, em diversas áreas de
estudo, unicamente como reflexão especularestudo, unicamente como reflexão especular, onde a REM, onde a REM
emerge da matéria numa única e previsível direçãoemerge da matéria numa única e previsível direção
• O ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e aO ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência e a
radiação refletida possui sentido oposto à incidenteradiação refletida possui sentido oposto à incidente..

Espalhamento –Espalhamento – Também chamado de reflexão difusaTambém chamado de reflexão difusa
EspalhamentoEspalhamento difere dadifere da reflexãoreflexão já que a direção associada aojá que a direção associada ao
espalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão éespalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão é
previsível.previsível.
A radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada tambémA radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada também
chamada de radiação difusa).chamada de radiação difusa).
Espalhamento –Espalhamento – Também chamado de reflexão difusaTambém chamado de reflexão difusa
EspalhamentoEspalhamento difere dadifere da reflexãoreflexão já que a direção associada aojá que a direção associada ao
espalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão éespalhamento é imprevisível, enquanto que a direção da reflexão é
previsível.previsível.
A radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada tambémA radiação/luz vai em todas as direções (luz espalhada também
chamada de radiação difusa).chamada de radiação difusa).

A equação de balanço diz que a quantidade total daA equação de balanço diz que a quantidade total da
densidade de fluxo radiante num determinado comprimentodensidade de fluxo radiante num determinado comprimento
de onda (de onda (λλ) incidente no terreno é igual) incidente no terreno é igual
A equação de balanço diz que a quantidade total daA equação de balanço diz que a quantidade total da
densidade de fluxo radiante num determinado comprimentodensidade de fluxo radiante num determinado comprimento
de onda (de onda (λλ) incidente no terreno é igual) incidente no terreno é igual
λλλλ dtransmitteabsorbedreflectedi FFFF ++=

As características da radiação e o que acontece comAs características da radiação e o que acontece com
ela quando esta interage com a Terra é de extremaela quando esta interage com a Terra é de extrema
importância em sensoriamento remoto.importância em sensoriamento remoto.
Pelo monitoramento da natureza da radiação incidentePelo monitoramento da natureza da radiação incidente
em comprimentos de onda específicos e como elaem comprimentos de onda específicos e como ela
interage com a Terra, é possível obter informaçõesinterage com a Terra, é possível obter informações
importantes acerca da Terra.importantes acerca da Terra.
As características da radiação e o que acontece comAs características da radiação e o que acontece com
ela quando esta interage com a Terra é de extremaela quando esta interage com a Terra é de extrema
importância em sensoriamento remoto.importância em sensoriamento remoto.
Pelo monitoramento da natureza da radiação incidentePelo monitoramento da natureza da radiação incidente
em comprimentos de onda específicos e como elaem comprimentos de onda específicos e como ela
interage com a Terra, é possível obter informaçõesinterage com a Terra, é possível obter informações
importantes acerca da Terra.importantes acerca da Terra.

Reflectância, Absortância e Transmitância HemisféricaReflectância, Absortância e Transmitância HemisféricaReflectância, Absortância e Transmitância HemisféricaReflectância, Absortância e Transmitância Hemisférica
AA Reflectância HemisféricaReflectância Hemisférica ((ρρλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidadeé definida como a razão adimensional entre a densidade
fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:
AA Transmitância HemisféricaTransmitância Hemisférica ((ττλλ)) é definida como a razão adimensional entre aé definida como a razão adimensional entre a
densidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidentedensidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidente
nelanela ::
AA Absortância HemisféricaAbsortância Hemisférica ((ααλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidadeé definida como a razão adimensional entre a densidade
fluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nelafluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela ::
AA Reflectância HemisféricaReflectância Hemisférica ((ρρλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidadeé definida como a razão adimensional entre a densidade
fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:fluxo radiante refletido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela:
AA Transmitância HemisféricaTransmitância Hemisférica ((ττλλ)) é definida como a razão adimensional entre aé definida como a razão adimensional entre a
densidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidentedensidade fluxo radiante transmitido através da superfície e o fluxo radiante incidente
nelanela ::
AA Absortância HemisféricaAbsortância Hemisférica ((ααλλ)) é definida como a razão adimensional entre a densidadeé definida como a razão adimensional entre a densidade
fluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nelafluxo radiante absorvido pela superfície e o fluxo radiante incidente nela ::
λ
λ
λ
λ
λρ
E
M
F
F
i
reflected
==
λ
λ
λτ
i
dtransmitte
F
F
=
λ
λ
λα
i
absorbed
F
F
=

Equação de Balanço com base naEquação de Balanço com base na Reflectância HemisféricaReflectância Hemisférica ((ρρλλ),), Absortância HemisféricaAbsortância Hemisférica
((ααλλ)) ee Transmitância HemisféricaTransmitância Hemisférica ((ττλλ):):
((ααλλ)) ee Transmitância HemisféricaTransmitância Hemisférica ((ττλλ):):
λλλ
λλλ
ταρ
λλλλ
λ
++=
++=
1
i
dtransmitte
i
absorbed
i
reflected
i
i
F
F
F
F
F
F
F
F

(α(αλλ)) ee Transmitância HemisféricaTransmitância Hemisférica ((ττλλ):):
1)1) PARA UM CORPO OPACO:PARA UM CORPO OPACO:
2) PARA UM CORPO NEGRO2) PARA UM CORPO NEGRO
(α(αλλ)) ee Transmitância HemisféricaTransmitância Hemisférica ((ττλλ):):
1)1) PARA UM CORPO OPACO:PARA UM CORPO OPACO:
2) PARA UM CORPO NEGRO2) PARA UM CORPO NEGRO
λλ
λ
αρ
τ
+=
=
1
0
λ
λ
λ
α
τ
ρ
=
=
=
1
0
0

Lei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dadoLei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dado
comprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e acomprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e a
emissividade são iguais:emissividade são iguais:
Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:
Lei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dadoLei de Kirchhoff: Para um corpo em equilíbrio termodinâmico, para um dado
comprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e acomprimento de onda, a absorção e emissão são iguais de forma que a absortância e a
emissividade são iguais:emissividade são iguais:
Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:Para um corpo negro, a absorção e a emissão são máximas:
λλ αε =
λλ εα ==1

Para um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissãoPara um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissão
de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):
PARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOSPARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOS
RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:
Para um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissãoPara um corpo real a emissividade é menor que 1 e descreve a eficiência de emissão
de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):de um corpo quando comparado com um emissor perfeito (corpo negro):
PARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOSPARA UM CORPO OPACO EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO PODEMOS
RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:RELACIONAR REFLECTÂNCIA COM EMISSIVIDADE:
)(
)(sup
TatemperaturaperfeitoemissorF
TatemperaturarealerfícieF
λ
λ
λε =
λλ
λλ
λλ
λλ
ρε
ερ
εα
αρ
−=
+=
=
+=
1
1
1

A reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastanteA reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastante
utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):
A reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastanteA reflectância hemisférica multiplicada por 100 fornece uma quantidade bastante
utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):utilizada chamada de porcentagem de reflectância ( ):
100%
×=
λ
λ
λρ
i
reflected
F
F
%λρ

Curvas típicas deCurvas típicas de
reflectância parareflectância para
diferentes tipos dediferentes tipos de
superfícies na regiãosuperfícies na região
de 0.4 – 0.9de 0.4 – 0.9 µµm.m.
Curvas típicas deCurvas típicas de
reflectância parareflectância para
diferentes tipos dediferentes tipos de
superfícies na regiãosuperfícies na região
de 0.4 – 0.9de 0.4 – 0.9 µµm.m.
Jensen 2007Jensen 2007Jensen 2007Jensen 2007

Há vários tipos de superfícies refletoras:Há vários tipos de superfícies refletoras:
•• Reflexão Lambertiana.Reflexão Lambertiana.
•• Reflexão especular.Reflexão especular.
•• Reflexão anisotrópica.Reflexão anisotrópica.
Há vários tipos de superfícies refletoras:Há vários tipos de superfícies refletoras:
•• Reflexão Lambertiana.Reflexão Lambertiana.
•• Reflexão especular.Reflexão especular.
•• Reflexão anisotrópica.Reflexão anisotrópica.
ReflectânciaReflectânciaReflectânciaReflectância

 Casos Limites:
• Lambertiana: reflectância = cte (mesma reflectância em todas
as direções independente do ângulo de iluminação).
• Especular: reflectância = 0 em todas as direções, excepto em
uma, a direção especular (a superfície é um espelho perfeito).
Superfícies
Naturais
em algum
lugar entre
as duas

ReflectânciaReflectânciaReflectânciaReflectância

 Superfície Lambertiana é isotrópica por definição
 Maioria das superfícies possuem algum grau de anisotropia
30º-75º -45º nadir +45º +75º
(http://www.geo.unizh.ch/rsl/research/SpectroLab/goniometry/brdf_intro.shtml)

Floresta no Canada. Esquerda:
Retroespalhamento (Sol atrás do observador).
Direita: Pró-espalhamento (Sol na direção
oposta do observador). (Fonte:
http://geography.bu.edu/brdf/brdfexpl.html)

Interação com a AtmosferaInteração com a AtmosferaInteração com a AtmosferaInteração com a Atmosfera
Uma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propagaUma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propaga
através da atmosfera da terra com velocidade aproximadamenteatravés da atmosfera da terra com velocidade aproximadamente
igual a velocidade da luz no vácuo.igual a velocidade da luz no vácuo.
•• Ao contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera podeAo contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera pode
afetar não somente a velocidade da radiação mas também seuafetar não somente a velocidade da radiação mas também seu
comprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e oucomprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e ou
direção.direção.
Uma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propagaUma vez que a radiação eletromagnética é gerada, ela propaga
através da atmosfera da terra com velocidade aproximadamenteatravés da atmosfera da terra com velocidade aproximadamente
igual a velocidade da luz no vácuo.igual a velocidade da luz no vácuo.
•• Ao contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera podeAo contrário do vácuo onde nada acontece, a atmosfera pode
afetar não somente a velocidade da radiação mas também seuafetar não somente a velocidade da radiação mas também seu
comprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e oucomprimento de onda, sua intensidade, distribuição espectral e ou
direção.direção.

• EspalhamentoEspalhamento é um processo físico no qual uma partícula noé um processo físico no qual uma partícula no
caminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiaçãocaminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiação
incidente em todas as direções.incidente em todas as direções.
• A partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energiaA partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energia
espalhada.espalhada.
• Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.
• Luz espalhadaLuz espalhada também chamada detambém chamada de radiação difusaradiação difusa..
• EspalhamentoEspalhamento é um processo físico no qual uma partícula noé um processo físico no qual uma partícula no
caminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiaçãocaminho da onda eletromagnética deflete a energia da radiação
incidente em todas as direções.incidente em todas as direções.
• A partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energiaA partícula pode ser pensada como uma fonte pontual da energia
espalhada.espalhada.
• Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.Deflecção da radiação devido ao contato com partículas.
• Luz espalhadaLuz espalhada também chamada detambém chamada de radiação difusaradiação difusa..
EspalhamentoEspalhamentoEspalhamentoEspalhamento

Essencialmente as partículas responsáveis peloEssencialmente as partículas responsáveis pelo
espalhamento possuem tamanhos que vão de:espalhamento possuem tamanhos que vão de:
•• Moléculas gasosas (~ 10Moléculas gasosas (~ 10-4-4
µµm)m) atéaté
•• Aerossóis (~ 1Aerossóis (~ 1 µµm)m)
•• Gotas de NuvemGotas de Nuvem (~ 10(~ 10 µµm)m)
•• Cristais de Gelo (~ 100Cristais de Gelo (~ 100 µµm)m)
•• Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)
Essencialmente as partículas responsáveis peloEssencialmente as partículas responsáveis pelo
espalhamento possuem tamanhos que vão de:espalhamento possuem tamanhos que vão de:
•• Moléculas gasosas (~ 10Moléculas gasosas (~ 10-4-4
µµm)m) atéaté
•• Aerossóis (~ 1Aerossóis (~ 1 µµm)m)
•• Gotas de NuvemGotas de Nuvem (~ 10(~ 10 µµm)m)
•• Cristais de Gelo (~ 100Cristais de Gelo (~ 100 µµm)m)
•• Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)Grandes Gotas de Chuva (~ 1 cm)

Espalhamento AtmosféricoEspalhamento AtmosféricoEspalhamento AtmosféricoEspalhamento Atmosférico
Tipos de espalhamento é uma função do:Tipos de espalhamento é uma função do:
• comprimento de ondacomprimento de onda da radiação incidente, eda radiação incidente, e
• tamanhotamanho da matéria com a qual a radiação interageda matéria com a qual a radiação interage
(molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)(molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)
Tipos de espalhamento é uma função do:Tipos de espalhamento é uma função do:
• comprimento de ondacomprimento de onda da radiação incidente, eda radiação incidente, e
• tamanhotamanho da matéria com a qual a radiação interageda matéria com a qual a radiação interage
(molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)(molécula de gás, partícula de areia, gotas de água)

O efeito do tamanho da partículaO efeito do tamanho da partícula sobre o espalhamento é determinado por umsobre o espalhamento é determinado por um
termo físico chamadotermo físico chamado parâmetro de tamanho (size parameter).parâmetro de tamanho (size parameter).
Para uma partícula esférica, ele definido como aPara uma partícula esférica, ele definido como a razão entre a circunferênciarazão entre a circunferência
da partícula e o comprimento de onda da radiação incidenteda partícula e o comprimento de onda da radiação incidente::
O efeito do tamanho da partículaO efeito do tamanho da partícula sobre o espalhamento é determinado por umsobre o espalhamento é determinado por um
termo físico chamadotermo físico chamado parâmetro de tamanho (size parameter).parâmetro de tamanho (size parameter).
Para uma partícula esférica, ele definido como aPara uma partícula esférica, ele definido como a razão entre a circunferênciarazão entre a circunferência
da partícula e o comprimento de onda da radiação incidenteda partícula e o comprimento de onda da radiação incidente::
λ
πr
x
2
=

Espalhamento RayleighEspalhamento Rayleigh ocorre quando o diâmetro da matéria éocorre quando o diâmetro da matéria é
muito menor que o comprimento de onda da radiaçãomuito menor que o comprimento de onda da radiação
eletromagnética incidenteeletromagnética incidente..
X << 1.X << 1.
Um exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luzUm exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luz
visível (0,4 - 0,7visível (0,4 - 0,7 µµm) por moléculas atmosféricas levando am) por moléculas atmosféricas levando a
explicação da cor do céu azul.explicação da cor do céu azul.
A quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcionalA quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcional
a quarta potência do comprimento de onda da radiação incidentea quarta potência do comprimento de onda da radiação incidente..
Espalhamento RayleighEspalhamento Rayleigh ocorre quando o diâmetro da matéria éocorre quando o diâmetro da matéria é
muito menor que o comprimento de onda da radiaçãomuito menor que o comprimento de onda da radiação
eletromagnética incidenteeletromagnética incidente..
X << 1.X << 1.
Um exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luzUm exemplo deste tipo de espalhamento é o espalhamento da luz
visível (0,4 - 0,7visível (0,4 - 0,7 µµm) por moléculas atmosféricas levando am) por moléculas atmosféricas levando a
explicação da cor do céu azul.explicação da cor do céu azul.
A quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcionalA quantidade de radiação espalhada é inversamente proporcional
a quarta potência do comprimento de onda da radiação incidentea quarta potência do comprimento de onda da radiação incidente..
Espalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento Rayleigh

A quantidade de radiaçãoA quantidade de radiação
espalhada é inversamenteespalhada é inversamente
proporcional a quartaproporcional a quarta
potência do comprimentopotência do comprimento
de onda da radiaçãode onda da radiação
incidenteincidente ((λλ-4-4
).).
A quantidade de radiaçãoA quantidade de radiação
espalhada é inversamenteespalhada é inversamente
proporcional a quartaproporcional a quarta
potência do comprimentopotência do comprimento
de onda da radiaçãode onda da radiação
incidenteincidente ((λλ-4-4
).).
EspalhamentoEspalhamento
RayleighRayleigh
EspalhamentoEspalhamento
RayleighRayleigh

Espalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento RayleighEspalhamento Rayleigh
•• Espalhamento Rayleigh pode diminuir severamente aEspalhamento Rayleigh pode diminuir severamente a
informação vinda da radiação no visível parainformação vinda da radiação no visível para
pequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto dapequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto da
imagem de sensoriamento remoto perderimagem de sensoriamento remoto perder
completamente o contraste sendo difícil distinguir oscompletamente o contraste sendo difícil distinguir os
diferentes objetosdiferentes objetos
•• Espalhamento Rayleigh pode diminuir severamente aEspalhamento Rayleigh pode diminuir severamente a
informação vinda da radiação no visível parainformação vinda da radiação no visível para
pequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto dapequenos comprimentos de onda (Ex. azul) a ponto da
imagem de sensoriamento remoto perderimagem de sensoriamento remoto perder
completamente o contraste sendo difícil distinguir oscompletamente o contraste sendo difícil distinguir os
diferentes objetosdiferentes objetos

Espalhamento Lorenz-MieEspalhamento Lorenz-MieEspalhamento Lorenz-MieEspalhamento Lorenz-Mie
•• EspalhamentoEspalhamento Lorenz-MieLorenz-Mie ocorre quando há essencialmente partículasocorre quando há essencialmente partículas
esféricasesféricas presentes na atmosfera compresentes na atmosfera com tamanhos iguais ou maiores que otamanhos iguais ou maiores que o
comprimento de onda da radiação incidentecomprimento de onda da radiação incidente..
X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥
A intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de ondaA intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de onda
e é mais dependente do tamanho da partícula.e é mais dependente do tamanho da partícula.
Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.
•• EspalhamentoEspalhamento Lorenz-MieLorenz-Mie ocorre quando há essencialmente partículasocorre quando há essencialmente partículas
esféricasesféricas presentes na atmosfera compresentes na atmosfera com tamanhos iguais ou maiores que otamanhos iguais ou maiores que o
comprimento de onda da radiação incidentecomprimento de onda da radiação incidente..
X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥X 1 (Exemplo: luz visível e partículas de aerossóis e nuvem)≥
A intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de ondaA intensidade do espalhamento depende menos do comprimento de onda
e é mais dependente do tamanho da partícula.e é mais dependente do tamanho da partícula.
Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.Como resultado as nuvens na atmosfera geralmente aparecem brancas.

Espalhamento MicroondasEspalhamento Microondas
•Espalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) porEspalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) por
microondas (1mm – 1m);microondas (1mm – 1m);
Na região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. ANa região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. A
transmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e otransmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e o
espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10 µµm e microondas a partirm e microondas a partir
de 1000de 1000 µµm, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleighm, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleigh
que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda,que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda,
portanto em microondas é muito fraco)portanto em microondas é muito fraco)
Entretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação emEntretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação em
microondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região demicroondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região de
microondas, mas nuvens precipitantes não são!microondas, mas nuvens precipitantes não são!
Espalhamento MicroondasEspalhamento Microondas
•Espalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) porEspalhamento Lorenz-Mie – Detecção de gotas de chuva (1cm) por
microondas (1mm – 1m);microondas (1mm – 1m);
Na região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. ANa região de microondas a absorção pelas nuvens é muito baixa. A
transmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e otransmitância de uma nuvem não precipitante é cerca de 90% e o
espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10espalhamento é muito baixo (gotas de nuvem = 10 µµm e microondas a partirm e microondas a partir
de 1000de 1000 µµm, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleighm, tal que o parâmetro X<<1 resultando no espalhamento Rayleigh
que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda,que inversamente proporcional a quarta potência do comprimento de onda,
portanto em microondas é muito fraco)portanto em microondas é muito fraco)
Entretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação emEntretanto gotas de chuva (1 cm) interagem fortemente com a radiação em
microondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região demicroondas. Portanto nuvens são aproximadamente transparentes na região de
microondas, mas nuvens precipitantes não são!microondas, mas nuvens precipitantes não são!

•• AbsorçãoAbsorção é o processo pelo qual a radiação eletromagnética éé o processo pelo qual a radiação eletromagnética é
absorvida e convertida em outras formas de energia.absorvida e convertida em outras formas de energia.
• UmaUma banda de absorçãobanda de absorção é um intervalo de comprimento deé um intervalo de comprimento de
onda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvidaonda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvida
por substâncias como água (Hpor substâncias como água (H22O), dióxido de carbono (COO), dióxido de carbono (CO22),),
oxigênio (Ooxigênio (O22), ozônio (O), ozônio (O33), e óxido nitroso (N), e óxido nitroso (N22O).O).
•• O efeito acumulado da absorção por vários constituintes podeO efeito acumulado da absorção por vários constituintes pode
causar com que a atmosferacausar com que a atmosfera se feche completamentese feche completamente em certasem certas
regiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto daregiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto da
superfíciesuperfície porque não há energia disponível para serporque não há energia disponível para ser sensoriadasensoriada..
•• AbsorçãoAbsorção é o processo pelo qual a radiação eletromagnética éé o processo pelo qual a radiação eletromagnética é
absorvida e convertida em outras formas de energia.absorvida e convertida em outras formas de energia.
• UmaUma banda de absorçãobanda de absorção é um intervalo de comprimento deé um intervalo de comprimento de
onda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvidaonda no espectro eletromagnética onde a radiação é absorvida
por substâncias como água (Hpor substâncias como água (H22O), dióxido de carbono (COO), dióxido de carbono (CO22),),
oxigênio (Ooxigênio (O22), ozônio (O), ozônio (O33), e óxido nitroso (N), e óxido nitroso (N22O).O).
•• O efeito acumulado da absorção por vários constituintes podeO efeito acumulado da absorção por vários constituintes pode
causar com que a atmosferacausar com que a atmosfera se feche completamentese feche completamente em certasem certas
regiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto daregiões do espectro. Isto é ruim para o sensoriamento remoto da
superfíciesuperfície porque não há energia disponível para serporque não há energia disponível para ser sensoriadasensoriada..
AbsorçãoAbsorçãoAbsorçãoAbsorção

•• Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7 µµm), am), a
atmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta deatmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta de
forma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente aforma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente a
radiação são chamadas deradiação são chamadas de “janelas atmosféricas”.“janelas atmosféricas”.
•• Quando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento sãoQuando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento são
frequentemente combinados num coeficiente de extinção.frequentemente combinados num coeficiente de extinção.
•• TransmissãoTransmissão é inversamente relacionado com a absorção/extinção.é inversamente relacionado com a absorção/extinção.
Certos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do queCertos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do que
pelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade parapelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade para
comprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentoscomprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentos
de onda menores que a região do visível.de onda menores que a região do visível.
•• Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7Em certas partes do espectro, como a região visível (0.4 - 0.7 µµm), am), a
atmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta deatmosfera não absorve toda radiação incidente, mas transmite esta de
forma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente aforma efetiva. Regiões do espectro que transmitem efetivamente a
radiação são chamadas deradiação são chamadas de “janelas atmosféricas”.“janelas atmosféricas”.
•• Quando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento sãoQuando lidamos com um meio como o ar, absorção e espalhamento são
frequentemente combinados num coeficiente de extinção.frequentemente combinados num coeficiente de extinção.
•• TransmissãoTransmissão é inversamente relacionado com a absorção/extinção.é inversamente relacionado com a absorção/extinção.
Certos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do queCertos comprimentos de onda são afetados mais pela absorção do que
pelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade parapelo espalhamento. Este fato é particularmente verdade para
comprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentoscomprimentos de onda na região do infravermelho e para comprimentos
de onda menores que a região do visível.de onda menores que a região do visível.
AbsorçãoAbsorçãoAbsorçãoAbsorção

Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30 µµmm
http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter2/42_Selective_Absorption/42.html
Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30Absorção de diferentes gases para a região de 0.1 até 30 µµmm
http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter2/42_Selective_Absorption/42.html
window

Figura abaixo)Figura abaixo) O efeitoO efeito
combinado da absorção ecombinado da absorção e
espalhamento atmosférico reduz aespalhamento atmosférico reduz a
quantidade de irradiância solarquantidade de irradiância solar
chegando à superfície da Terra aochegando à superfície da Terra ao
nível médio do mar.nível médio do mar.
Figura abaixo)Figura abaixo) O efeitoO efeito
combinado da absorção ecombinado da absorção e
espalhamento atmosférico reduz aespalhamento atmosférico reduz a
quantidade de irradiância solarquantidade de irradiância solar
chegando à superfície da Terra aochegando à superfície da Terra ao
nível médio do mar.nível médio do mar.

Absorção MicroondasAbsorção Microondas
•0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água
•0.5cm (60 GHz): sondagens O20.5cm (60 GHz): sondagens O2
•0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica
Absorção MicroondasAbsorção Microondas
•0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água0.15cm (200 GHz) e 1.5cm (20 GHz): Sondagens Vapor d’água
•0.5cm (60 GHz): sondagens O20.5cm (60 GHz): sondagens O2
•0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica0.2, 0.3, 0.8 cm e >2.0 cm : Janela atmosférica

Fontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas Naturais
Sensoriamento Remoto PassivoSensoriamento Remoto Passivo
A temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimentoA temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimento
de onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pelade onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pela
Terra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energiaTerra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energia
diretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de ondadiretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de onda
menores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maioresmenores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maiores
A temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimentoA temperatura de 5770 – 6000 kelvin (K) produz uma grande quantidade de energia de comprimento
de onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pelade onda relativamente curto que viaja à velocidade da luz. Parte desta energia é interceptada pela
Terra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energiaTerra, onde ela interage com a atmosfera e a superfície terrestre. A Terra reflete parte desta energia
diretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de ondadiretamente de volta para o espaço exterior ou pode absorver a energia de comprimentos de onda
menores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maioresmenores e posteriormente reemiti-la em comprimentos de onda maiores
Radiação Visível, Infravermelha eRadiação Visível, Infravermelha e
MicroondasMicroondas
Radiação Visível, Infravermelha eRadiação Visível, Infravermelha e
MicroondasMicroondas

Microondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066
µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestreMicroondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066
µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestre

Fontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas NaturaisFontes de Energia Eletromagnéticas Naturais
Microondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066
µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestreMicroondas (1000Microondas (1000µµm (1mm) – 1 x 10m (1mm) – 1 x 1066
µµm (1m)) emitido pela superfície terrestrem (1m)) emitido pela superfície terrestre

Fontes de Energia EletromagnéticasFontes de Energia Eletromagnéticas
Sensoriamento RemotoSensoriamento Remoto
Fontes de Energia EletromagnéticasFontes de Energia Eletromagnéticas
Sensoriamento RemotoSensoriamento Remoto
•As características de transmissão atmosférica fazem com que raramente seAs características de transmissão atmosférica fazem com que raramente se
utilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores autilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores a
0.40.4 µµm.m.
•A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível,A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível,
infravermelho e microondasinfravermelho e microondas
•Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:
•Radiação solar refletida;Radiação solar refletida;
•Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;
•Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;
•Radiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida porRadiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida por
meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).
•As características de transmissão atmosférica fazem com que raramente seAs características de transmissão atmosférica fazem com que raramente se
utilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores autilizem sensores que operem em faixas de comprimento de onda inferiores a
0.40.4 µµm.m.
•A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível,A maior parte dos sensores operam nas seguintes regiões do espectro: visível,
infravermelho e microondasinfravermelho e microondas
•Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:Geralmente a energia utilizada no SR dos recursos terrestres é a seguinte:
•Radiação solar refletida;Radiação solar refletida;
•Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação no infravermelho térmico emitida pelo sistema Terra-atmosfera;
•Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;Radiação em microondas emitida pelo sistema Terra-atmosfera;
•Radiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida porRadiação em microondas refletida pelo sistema Terra-atmosfera produzida por
meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).meio de fontes artificiais (emitida pelo próprio sistema sensor).

A atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo doA atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo do
caminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensorcaminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensor
1) A atmosfera pode1) A atmosfera pode reduzirreduzir a radiância do feixe pelaa radiância do feixe pela absorçãoabsorção, bem, bem
como pelocomo pelo espalhamentoespalhamento..
2) A atmosfera pode2) A atmosfera pode aumentaraumentar a radiância do feixe pelaa radiância do feixe pela emissãoemissão e peloe pelo
espalhamento múltiploespalhamento múltiplo de todas asde todas as outras direções na direção da suaoutras direções na direção da sua
propagaçãopropagação (Liou, 1980).(Liou, 1980).
Portanto, sob condições de céu claro,Portanto, sob condições de céu claro, espalhamento, absorção e emissãoespalhamento, absorção e emissão
de radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devemde radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devem
ser levados em contaser levados em conta
A atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo doA atmosfera desempenha um papel importante, tanto ao longo do
caminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensorcaminho Sol-alvo como do caminho alvo-sensor
1) A atmosfera pode1) A atmosfera pode reduzirreduzir a radiância do feixe pelaa radiância do feixe pela absorçãoabsorção, bem, bem
como pelocomo pelo espalhamentoespalhamento..
2) A atmosfera pode2) A atmosfera pode aumentaraumentar a radiância do feixe pelaa radiância do feixe pela emissãoemissão e peloe pelo
espalhamento múltiploespalhamento múltiplo de todas asde todas as outras direções na direção da suaoutras direções na direção da sua
propagaçãopropagação (Liou, 1980).(Liou, 1980).
Portanto, sob condições de céu claro,Portanto, sob condições de céu claro, espalhamento, absorção e emissãoespalhamento, absorção e emissão
de radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devemde radiação pelos constituintes atmosféricos (gases e aerossóis) devem
ser levados em contaser levados em conta
ETRETRETRETR

ETRETRETRETR
[5]
[6]
Surface
[1]
Atmosphere
[2]
Sun
Sensor
( )µλ,L
[4]
[3]
[1]
[2]
[3]
[6]
[4]
[5]

[1] Irradiância solar direta que atinge a superfície e é então refletida por ela
na direção do sensor;
[2] Espalhamento da radiação solar para cima em direção ao sensor;
[3] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação solar
espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície
até o sensor;
[4] - Emissão térmica da superfície;
[5] Radiância emitida pela atmosfera para cima em direção ao sensor;
[6] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação emitida pela
atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície e propagada até o
sensor juntamente.
[1] Irradiância solar direta que atinge a superfície e é então refletida por ela
na direção do sensor;
espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície
até o sensor;
[6] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação emitida pela
atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície e propagada até o
sensor juntamente.
ETRETRETRETR

ETR – completaETR – completa
região intermediária (3-5região intermediária (3-5 µµm)m)
ETR – completaETR – completa
região intermediária (3-5região intermediária (3-5 µµm)m)
654321 +++++=λL

ETR – simplificação VISETR – simplificação VIS
região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0 µµm)m)
ETR – simplificação VISETR – simplificação VIS
região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0região de radiação solar refletida (0.4 – 3.0 µµm)m)
643 ++=λL
[1] Irradiância solar direta que atinge a superfície e é então refletida
por ela na direção do sensor;
espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela
superfície até o sensor.
[1] Irradiância solar direta que atinge a superfície e é então refletida
por ela na direção do sensor;
espalhada (difusa) pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela
superfície até o sensor.
1 2 3

521 ++=λL
[6] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação
emitida pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície e
propagada até o sensor juntamente.
[6] Como a superfície da Terra não é um corpo negro, a radiação
emitida pela atmosfera para baixo pode ser refletida pela superfície e
propagada até o sensor juntamente.
ETR – simplificação IRETR – simplificação IR
região de emissão terrestre (5 – 1000região de emissão terrestre (5 – 1000 µµm)m)
ETR – simplificação IRETR – simplificação IR
região de emissão terrestre (5 – 1000região de emissão terrestre (5 – 1000 µµm)m)
4 5 6

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