Elektromagnit spektr

Kirish

Elektromagnit spektr (electromagnetic spectrum) — to’lqin uzunligi yoki chastotasiga ko’ra tartiblangan elektromagnit nurlanishning to’liq diapazonidir. Ko’zga ko’rinadigan yorug’lik uning juda tor qismi, xolos. Ultrabinafsha, infraqizil va mikroto’lqin nurlanishni inson ko’rmaydi, lekin sensor ularni o’lchay oladi.

Masofadan zondlash aynan shu nurlanishni qayd etadi. Qaysi diapazon tanlanishi tasvirda nima ko’rinishini belgilaydi: o’simlik holati, suv chegarasi, sirt harorati yoki bulut ostidagi relyef turli to’lqin uzunliklarida ajraladi.

To’lqin uzunligi va energiya

Elektromagnit to’lqin yorug’lik tezligida tarqaladi. To’lqin uzunligi (λ) va chastota (ν) o’zaro teskari bog’langan: c = λ · ν. To’lqin qisqargan sari chastota va har bir foton energiyasi ortadi. Shu sababli ultrabinafsha nurlanish infraqizilga qaraganda ko’proq energiya tashiydi.

Optik masofadan zondlashda to’lqin uzunligi odatda mikrometrda (mkm) yoki nanometrda beriladi; 1 mkm = 1000 nm. Radar uchun esa santimetr ishlatiladi. Birlikni aralashtirish kanal tavsifini noto’g’ri o’qishga olib keladi, shuning uchun metama’lumotdagi birlik har doim tekshiriladi.

Asosiy diapazonlar

Masofadan zondlashda spektr bir necha amaliy qismga ajratiladi. Chegaralar manbaga qarab biroz farq qiladi, quyidagi qiymatlar taxminiy:

Diapazon	To’lqin uzunligi	Nimani ko’rsatadi
Ko’rinadigan (ko’k, yashil, qizil)	0,4–0,7 mkm	Rang, suv tiniqligi, tuproq va qurilish
Yaqin infraqizil (NIR)	0,7–1,3 mkm	O’simlik biomassasi va sog’lig’i
Qisqa to’lqinli infraqizil (SWIR)	1,3–3 mkm	Namlik, minerallar, yonib ketgan maydon
Termal infraqizil (TIR)	8–14 mkm	Sirt harorati, issiqlik oroli
Mikroto’lqin	1 mm–1 m	Radar: bulutdan o’tadi, sirt g’adir-budurligi

NASA spektr qo’llanmasi har bir diapazonning fizik xususiyati va kuzatuvdagi qo’llanishini batafsil izohlaydi.

Atmosfera oynalari

Quyosh nurlanishi Yer yuzasiga yetguncha va undan qaytib sensorga borguncha atmosferadan ikki marta o’tadi. Ozon ultrabinafshaning katta qismini yutadi, suv bug’i va karbonat angidrid esa infraqizilning ayrim oraliqlarini deyarli to’liq to’sadi. Nurlanish nisbatan kam yo’qotish bilan o’tadigan oraliqlar atmosfera oynalari (atmospheric windows) deb ataladi.

Sensor kanallari aynan shu oynalarga joylashtiriladi. Termal kanallarning 8–14 mkm oralig’ida bo’lishi bunga misol. Ko’k diapazonda esa havo molekulalari nurni kuchliroq sochadi, shuning uchun ko’k kanal tasviri tumanliroq ko’rinadi va atmosfera tuzatishiga sezgirroq bo’ladi. Mikroto’lqin bulut va tumandan deyarli to’siqsiz o’tadi; bu radarning bulutli mavsumdagi asosiy afzalligidir.

Sensor kanallari spektrda

Optik sensor spektrni uzluksiz emas, alohida kanallar (bands) bilan o’lchaydi. Har kanal ma’lum to’lqin oralig’idagi energiyani bitta piksel qiymatiga yig’adi. USGS ma’lumotiga ko’ra Landsat 8 va 9 dagi OLI sensori 0,43–2,29 mkm oralig’ida to’qqizta kanalga, TIRS sensori esa 10,6–12,5 mkm oralig’ida ikkita termal kanalga ega. Sentinel-2 ning MSI sensori 443–2190 nm oralig’ida 13 ta kanalni qayd etadi.

Kanal raqami sensorlar o’rtasida bir xil ma’noni bildirmaydi. Landsat 8 da “4-kanal” qizil diapazon bo’lsa, boshqa sensorda u butunlay boshqa oraliq bo’lishi mumkin. Shuning uchun hisob-kitobda kanal raqamiga emas, uning to’lqin oralig’iga qaraladi.

Amaliy talqin

Sog’lom o’simlik bargidagi xlorofill ko’k va qizil nurni yutadi, yaqin infraqizilni esa barg ichki tuzilishi kuchli qaytaradi. Shu sabab o’simlik qizil kanalda qoramtir, NIR kanalda yorqin ko’rinadi. Toza suv aksincha NIR va SWIRni deyarli to’liq yutadi va bu kanallarda juda qora chiqadi. Sirdaryo yoki Amudaryo bo’yidagi suv chegarasini ajratishda NIR kanal ko’rinadigan kanallardan aniqroq natija berishi shu bilan izohlanadi.

Mutaxassis vazifadan kelib chiqib diapazon tanlaydi: ekin holati uchun qizil va NIR, yong’in izi uchun NIR va SWIR, shahar issiqlik oroli uchun termal kanal, bulutli davr kuzatuvi uchun radar. Tanlovdan oldin sensorning kanal oralig’i, piksel o’lchami va tasvirning qayta ishlash darajasi tekshiriladi.

Xulosa

Elektromagnit spektr masofadan zondlashda “nimani ko’ra olamiz?” degan savolga javob beradi. Har diapazon Yer yuzasidagi materiallar bilan o’ziga xos ta’sirlashadi, atmosfera esa qaysi oraliqlardan foydalanish mumkinligini cheklaydi.

To’g’ri natija kanal raqamiga emas, uning to’lqin oralig’iga, atmosfera ta’siriga va vazifaga mos diapazonni tanlashga tayanadi.