elektromagnetische Energie

Eine Form von Strahlungsenergie, die von einer Strahlungsquelle ausgesendet wird. Sie bewegt sich in einer sinusförmigen, harmonischen Wellenform fort. Elektromagnetische Energie, die durch die Schwingung geladener Teilchen erzeugt wird, breitet sich in Form von Wellen durch die Atmosphäre und das Vakuum des Weltraums aus. Diese Wellen haben unterschiedliche Wellenlängen (der Abstand von Wellenberg zu Wellenberg) und Frequenzen; eine kürzere Wellenlänge bedeutet eine höhere Frequenz.

Einige, wie Radio-, Mikrowellen- und Infrarotwellen, haben eine längere Frequenz, während andere, wie Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen, eine viel kürzere Frequenz haben. Sichtbares Licht befindet sich in der Mitte dieses Bereichs der lang- bis kurzwelligen Strahlung. Dieser kleine Teil der Energie ist alles, was das menschliche Auge wahrnehmen kann.

Einige, wie Radio-, Mikrowellen- und Infrarotwellen, haben eine längere Wellenlänge, während andere, wie Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen, eine viel kürzere Wellenlänge haben. Das sichtbare Licht liegt in der Mitte dieses Bereichs von lang- bis kurzwelliger Strahlung. Dieser kleine Teil der Energie ist alles, was das menschliche Auge wahrnehmen kann. Um alle anderen Formen elektromagnetischer Energie zu erkennen, sind entsprechende Instrumente erforderlich.

Die Fernerkundungssysteme z.B. der Weltraumorganisationen nutzen den gesamten Bereich des Spektrums, um Prozesse zu erforschen und zu verstehen, die hier auf der Erde und auf anderen planetarischen Körpern ablaufen.

Unten folgt eine Illustration des elektromagnetischen Spektrums mit spezifischen Spektralwellenlängen sowie den Eigenschaften und Anwendungen dieser Wellenlängen.

Das elektromagnetische Spektrum Quelle: NASA

Einige Wellen werden von Bestandteilen in der Atmosphäre, wie Wasserdampf und Kohlendioxid, absorbiert oder reflektiert, während einige Wellenlängen eine ungehinderte Bewegung durch die Atmosphäre möglich machen; sichtbares Licht hat Wellenlängen, die durch die Atmosphäre durchgelassen werden können. Mikrowellenenergie hat Wellenlängen, die durch Wolken hindurchgehen können; viele unserer Wetter- und Kommunikationssatelliten machen sich dies zunutze.

Die wichtigste Quelle für die von Satelliten beobachtete Energie ist die Sonne. Die Menge der von Oberflächen reflektierten Sonnenenergie hängt von der Rauheit der Oberfläche und ihrer Albedo ab, d.h. davon, wie gut eine Oberfläche Licht reflektiert, anstatt es zu absorbieren. Schnee zum Beispiel hat eine sehr hohe Albedo, die bis zu 90 % der Energie reflektiert, die er von der Sonne empfängt, während der Ozean nur etwa 6 % reflektiert und den Rest absorbiert. Wenn Energie absorbiert wird, wird sie oft wieder ausgestrahlt, normalerweise mit größeren Wellenlängen. Zum Beispiel wird die vom Ozean absorbierte Energie als Infrarotstrahlung wieder ausgestrahlt.

Alle Dinge auf der Erde reflektieren, absorbieren oder übertragen Energie, deren Menge je nach Wellenlänge variiert. Alles auf der Erde hat einen einzigartigen spektralen "Fingerabdruck" (spektrale Signatur), genau wie unser Fingerabdruck einzigartig für uns ist. Forscher können diese Informationen nutzen, um verschiedene Merkmale der Erde oder z. B. verschiedene Gesteins- und Mineralarten zu identifizieren. Die Anzahl der Spektralbänder, die von einem bestimmten Instrument erfasst werden, seine spektrale Auflösung, bestimmt, wie viel Differenzierung ein Forscher zwischen den Materialien erkennen kann.

Spektrale Signaturen diverser Objekte der Erdoberfläche Quelle: NASA