Strahlung

Engl. radiation, franz. rayonnement; Energiefluss in Gestalt von Wellen oder Teilchen, die Energie abgeben, wenn sie von einem Körper absorbiert werden. Zur Wellenstrahlung gehören die elektromagnetische Strahlung und der Schall, zur Teilchenstrahlung gehören einheitliche Ströme kleinster Teilchen wie z.B. Elektronen, Neutronen oder Atomkernen. Sehr komplex zusammengesetzt ist die kosmische Strahlung. Jede Strahlung transportiert auf Grund der Äquivalenz von Energie und Masse auch Impuls. So führt z.B. elektromagnetische Strahlung, wie Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung, aber auch die Strahlung geladener Teilchen zur Ionisation.

Nach der Wellenlänge unterscheidet man kurz- und langwellige Strahlung. Kurzwellige Strahlung hat Wellenlängen, die kürzer als die des sichtbaren Lichts sind (380 nm (violett) - 780 nm (rot)), entsprechende besitzt langwellige Strahlung Wellenlängen, die länger als die des sichtbaren Lichts sind. Häufig wird das sichtbare Licht komplett der langwelligen Strahlung zugerechnet.

Eine bestimmte Strahlungsart kann nur dann für Fernerkundungszwecke eingesetzt werden, wenn die Atmosphäre für diese Strahlung weitgehend durchlässig ist. Eine Maßangabe hierfür ist der Transmissionsgrad t. Je größer t, desto durchlässiger ist die Atmosphäre für die Strahlung. Der Teil der Strahlung, der die Atmosphäre nicht durchdringen kann, wird von dieser absorbiert. Je kleiner der Transmissionsgrad, desto größer ist der Absorptionsgrad.

Für die Fernerkundung sind verschiedene Bereiche des Spektrums nutzbar. Gamma-, Röntgen- sowie Ultraviolett-Strahlung scheiden aufgrund des hohen Absorptionsgrades der Atmosphäre größtenteils aus, bis auf sehr wenige Spezialanwendungen. Sehr gut nutzbar ist dagegen der Bereich des sichtbaren Lichts (VIS, 380 bis 720 nm), in welchem die Strahlung ungehindert bis zur Erde gelangen kann. Weitere nutzbare Spektralbereiche sind der sich anschließende Infrarotbereich (IR, 720 nm  bis 1 mm) sowie der Bereich der Mikrowellen (1 mm bis 1 m). Der infrarote Bereich wird in das nahe Infrarot (auch reflektiertes oder solares IR, 720 nm bis etwa 1.3 µm), das mittlere Infrarot (1.3 µm bis 3.0 µm) sowie in das ferne Infrarot (auch thermisches IR, 7 µm bis 1 mm) unterteilt. Diese Bereiche sind jedoch nicht vollkommen homogen nutzbar. Es existieren abwechselnd aufeinander verschieden kurze Intervalle der Transparenz und der Undurchlässigkeit der Atmosphäre (atmosphärische Fenster).  In den Bereichen von 2.5 µm bis 3.5 µm und von 5.0 µm bis 7.5 µm werden die Infrarotstrahlen von der Atmosphäre absorbiert, d.h. in diesen Bereichen ist keine Fernerkundung möglich. In den Bereichen von 0.7 µm bis 2.5 µm, von 3.5 µm bis 4.0 µm sowie von 8.0 µm bis 12.0 µm ist dagegen ein sehr hoher Transmissionsgrad der Atmosphäre vorhanden.

Während sich elektromagnetische Wellen im Vakuum ungehindert ausbreiten können, werden sie von gasförmigen, flüssigen und festen Materiebausteinen beeinflusst. Dadurch ändern sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung, die Strahlung kann aber auch reflektiert oder absorbiert werden. Diesen materialspezifischen Wechselwirkungen ist es zu verdanken, dass mit Hilfe der Fernerkundung Informationen über entfernte Objekte gewonnen werden können.

Die an einem Sensor empfangene Strahlung wird durch verschiedene Faktoren wie Beleuchtungsunterschiede, atmosphärische Einflüsse, Blickwinkel oder Charakteristika des Sensors selbst modifiziert. Ob radiometrische Korrekturen, d.h. Korrekturen der empfangenen Reflexionswerte, vorgenommen werden müssen, hängt von der Anwendung ab.