Una fuente de energía que viaja a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas se conoce como radiación electromagnética.
Imagen de Wikipedia
La superficie de la Tierra alberga una variedad de objetos y materiales con los que interactúa la radiación electromagnética. Existen diferentes tipos de interacción, incluida la absorción, la reflexión, la transmisión y la dispersión. Cada tipo de interacción ofrece un conocimiento distinto sobre las características químicas y físicas de los objetos observados.
DEFINICIONES
La absorción ocurre cuando los objetos absorben parte de la radiación electromagnética incidente. Cada material tiene una firma espectral única, por lo que absorbe diferentes longitudes de onda de manera distinta permitiendo identificar la presencia de ciertos elementos o compuestos en la superficie de la Tierra.
La reflexión es el fenómeno donde la radiación electromagnética rebota en la superficie de un objeto y regresa al sensor. La cantidad de radiación reflejada dependerá de la composición y estructura del objeto. Midiendo radiación reflejada en diferentes bandas del espectro electromagnético se puede determinar características como el color, la textura y la rugosidad de la superficie.
La transmisión se produce cuando la radiación electromagnética atraviesa un objeto o material sin ser absorbida ni reflejada. Esto ocurre principalmente en cuerpos transparentes, como el agua. La transmisión de la radiación electromagnética en diferentes longitudes de onda puede proporcionar información sobre la calidad del agua y la profundidad de los cuerpos de agua.
La dispersión es un fenómeno que ocurre cuando la radiación electromagnética se desvía de su trayectoria original debido a partículas suspendidas en la atmósfera o en la superficie terrestre. Esta dispersión puede afectar la calidad de las imágenes y debe ser tenida en cuenta al analizar los datos.
ONDAS ELECTREOMAGNÉTICAS
Las ondas electromagnéticas son la forma en la que la radiación electromagnética se propaga a través del espacio. Son una combinación de campos eléctricos y magnéticos que oscilan perpendicularmente entre sí y viajan a la velocidad de la luz.
Estas ondas se caracterizan por su longitud de onda y frecuencia. La longitud de onda es la distancia entre dos crestas sucesivas de la onda, mientras que la frecuencia es el número de oscilaciones completas que realiza la onda en un segundo. Existe una relación inversa entre la longitud de onda y la frecuencia: a mayor longitud de onda, menor frecuencia, y viceversa.
EL ESPECTO MAGNÉTICO Y SUS INTERVALOS
El espectro electromagnético abarca un amplio rango de longitudes de onda y frecuencias. Se divide en diferentes regiones, cada una con propiedades y aplicaciones particulares. Entre las regiones más conocidas se encuentran:
Tienen longitudes de onda largas y se utilizan para la comunicación inalámbrica, como la radio y la televisión.
Tienen longitudes de onda más cortas que las ondas de radio y se emplean en aplicaciones como el radar y la transmisión de datos.
Abarca desde longitudes de onda cercanas a las microondas hasta la luz visible. Se utiliza en aplicaciones de teledetección para obtener información térmica y detección de calor.
Es la parte del espectro electromagnético que puede ser percibida por el ojo humano y se divide en diferentes colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta).
Tiene longitudes de onda más cortas que la luz visible y puede causar daño en la piel y los ojos. Se utiliza en aplicaciones como la esterilización y la detección de materiales fluorescentes.
Tienen una longitud de onda más corta que la luz ultravioleta y se utilizan en medicina para la obtención de imágenes internas del cuerpo.
Son las ondas electromagnéticas de mayor energía y se emplean en aplicaciones médicas e industriales, así como en investigaciones científicas.
Imagen de la Wikipedia
En la teledetección, diferentes sensores registran la radiación electromagnética en distintas regiones del espectro para recopilar información sobre la Tierra. Cada región proporciona datos únicos y valiosos que permiten estudiar y monitorear una amplia variedad de fenómenos y características en nuestro planeta.
LEYES DE LA RADIACIÓN
Las leyes de radiación son principios fundamentales que describen cómo se comporta la radiación electromagnética y cómo interactúa con la materia. Estas leyes nos ayudan a comprender cómo se generan, propagan y absorben las ondas electromagnéticas. A continuación, se presentan tres leyes importantes:
Esta ley establece que la radiación emitida por un objeto caliente está relacionada con su temperatura. Según esta ley, la energía emitida por un objeto está cuantizada en unidades discretas llamadas “cuantos” o “fotones”. Además, a medida que la temperatura del objeto aumenta, la radiación emitida se desplaza hacia longitudes de onda más cortas y aumenta en intensidad.
Esta ley establece que la cantidad total de energía emitida por un objeto caliente es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta. En otras palabras, a medida que la temperatura de un objeto aumenta, su radiación emitida se incrementa de manera exponencial.
Esta ley establece que la longitud de onda en la cual un objeto emite la máxima cantidad de radiación está inversamente relacionada con su temperatura. Es decir, a medida que la temperatura aumenta, la longitud de onda de emisión máxima se desplaza hacia longitudes de onda más cortas.
Picos de intensidad de radiación del cuerpo negro (gsu.edu)
Estas leyes son fundamentales en la teledetección, ya que nos permiten comprender cómo se genera y se comporta la radiación electromagnética. Nos ayudan a interpretar las imágenes y datos recopilados por los sensores remotos, y a extraer información valiosa sobre la composición, la temperatura y otras características de la superficie terrestre.
TÉRMINOS RADIOMÉTRICOS
En el ámbito de la teledetección, existen varios términos radiométricos clave que se utilizan para describir y cuantificar la radiación electromagnética capturada por los sensores remotos. Estos términos son fundamentales para comprender y analizar los datos capturados. A continuación, se presentan algunos de los términos radiométricos más importantes:
La radiancia es la cantidad de energía radiante por unidad de tiempo, área y ángulo sólido que atraviesa una unidad de superficie en una dirección específica. Se mide en vatios por metro cuadrado por estereorradián (W/m²/sr). La radiancia proporciona información sobre la cantidad de radiación que se emite, refleja o transmite desde un objeto en una determinada dirección.
La reflectancia es la fracción de radiación incidente que es reflejada por una superficie. Se expresa como un número adimensional entre 0 y 1, donde 0 representa una superficie completamente absorbente y 1 indica una superficie completamente reflectante. La reflectancia es importante para caracterizar la composición y las propiedades de la superficie terrestre.
La emisividad es la capacidad de un objeto para emitir radiación en relación con un cuerpo negro perfecto. Se expresa como un número adimensional entre 0 y 1, donde 0 representa un objeto que no emite radiación y 1 indica un objeto que emite radiación de manera eficiente. La emisividad es relevante para la estimación de la temperatura de los objetos y el estudio de los procesos de transferencia de calor.
El brillo se refiere a la apariencia visual de una imagen capturada y está relacionado con la radiancia o reflectancia de una superficie. En las imágenes, los objetos más brillantes generalmente tienen una mayor radiancia o reflectancia que los objetos más oscuros.
La resolución espectral se refiere a la capacidad de un sensor remoto para registrar la radiación en diferentes bandas o rangos de longitud de onda. Una mayor resolución espectral permite detectar y distinguir características y materiales específicos con mayor precisión.
CARACTERÍSTICAS ESPECTRALES
Las diferentes cubiertas terrestres, como los suelos, las rocas, el agua, la vegetación y los cultivos, presentan características espectrales únicas que se pueden analizar mediante teledetección. Estas características están relacionadas con la interacción de la radiación electromagnética con dichas superficies y nos brindan información valiosa sobre su composición, estructura y estado. A continuación, se describen las principales características espectrales y parámetros biofísicos asociados a cada cubierta:
Los suelos presentan características espectrales influenciadas por su composición mineralógica, contenido de humedad y textura. Los suelos secos tienden a reflejar más radiación en el rango del infrarrojo cercano, mientras que los suelos húmedos reflejan más en el rango del infrarrojo medio y térmico. La reflectancia del suelo también varía según su contenido de materia orgánica y suelos con diferentes propiedades físicas y químicas.
Las rocas tienen firmas espectrales determinadas por su composición mineralógica y estructura cristalina. Diferentes minerales presentes en las rocas pueden mostrar bandas de absorción o reflexión distintivas en el espectro electromagnético. La reflectancia espectral de las rocas puede ayudar a identificar su composición y a mapear áreas con diferentes tipos de rocas.
El agua tiene características espectrales distintivas en diferentes partes del espectro electromagnético. En el rango del infrarrojo cercano y medio, el agua tiende a absorber más radiación. La cantidad de absorción está relacionada con la calidad del agua y su contenido de sustancias disueltas y partículas suspendidas. Además, la reflectancia del agua puede verse influenciada por la geometría de iluminación y observación, así como por la presencia de vegetación acuática.
La vegetación muestra características espectrales determinadas por la clorofila, otros pigmentos y la estructura de las hojas. La clorofila absorbe la radiación en la región del rojo y el azul, mientras que refleja en gran medida en el infrarrojo cercano. Estas características espectrales se utilizan para estimar índices de vegetación, como el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), que permite evaluar la salud y la productividad de la vegetación.
Los cultivos presentan características espectrales similares a la vegetación, pero pueden diferir en términos de sus patrones de reflectancia debido a su estructura y desarrollo específicos. Las características espectrales de los cultivos se utilizan para monitorear su estado fenológico, estimar la biomasa, identificar estrés hídrico y nutricional, y evaluar la salud de los cultivos.