PHYSIK zur STRAHLUNG in der FERNERKUNDUNG Für den Einsatz im Unterricht

LEHRZIELE In der Fernerkundung kommt man ohne Physik nicht aus. Die Schüler sollten lernen welche physikalischen Gesetze im Wesentlichen der Fernerkundung zu Grunde liegen dass es mit Excel möglich ist, schwierigere physikalische Zusammenhänge darzustellen

FERNERKUNDUNG - Mikrowellenstrahlung, gestreut von einer Regenwolke oder einem Wald This RADARSAT image of Slamet Volcano (3428m) in central Java demonstrates the usefulness for imaging areas in tropical zones, where a cloud free optical satellite image might take months or years to acquire. Slamet Volcano, Java, Indonesia

Gesetz nach Stefan Boltzmann Der Schwarze Körper: - sie sind perfekte Absorber im sichtbaren Bereich sie sind aber auch perfekte Emitter sie emittieren Strahlung aller Wellenlängen, aber die Intensität der emittierten Strahlung ist bei den verschiedenen Wellen- längen unterschiedlich Die Gesamtintensität kann mit dem Gesetz nach STEFAN-BOLTZMANN berechnet werden:  : Stefan-Boltzmann Konstante =5,6703 10-8 W m2 K4 W =  T4 T : absolute Temperatur W: Gesamtintensität der von einem schwarzen Körpers emittierten Strahlung – integriert über alle Wellenlängen

Das Planck‘sche Gesetz Die Strahlungsverteilung über die verschiedenen Wellenlängen λ bei einer bestimmten Temperatur T gibt das PLANCK‘sche Gesetz an: h : Planck‘sche Konstante h=6,6260755 e-34 J s k: Boltzmannkonstante k=1,380658 e-23 J/K T : absolute Temperatur Wλ : Energiedichte bei der Wellenlänge λ c: Lichtgeschwindigkeit Demonstration in EXCEL

Wien‘s Verschiebungsgesetz Die Strahlungsenergie weist bei einer bestimmten Wellenlänge, die von der Temperatur abhängig ist, ein Maximum auf. b : Wien‘scheKonstante b=2.897756 * 10-3 m K T : absolute Temperatur Demonstration in EXCEL m

Fernerkundung im Klassenzimmer

AUFGABEN Wenn sich die Temperatur eines Objekts ändert, welche zwei Eigenschaften des emittierten Lichts ändern sich dabei? Warum eignet sich RADARSAT besonders für den Einsatz in tropischen Gebieten? Nenne die kürzeste und die längste Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Nenne die wichtigsten Eigenschaften eines schwarzen Körpers. Berechne max bei einer Temperatur von 300 K und bei 6000 K. (Verwende das Excelsheet!)

Quellen Websites http://www.sea.uct.ac.za/Department/SEA202S/phys.htm http://www.sea.uct.ac.za/Department/SEA202S/phys2.htm http://satgeo.zum.de/satgeo/methoden/physik_fernerkundung/spektrum/reflexion_absorption.htm http://www.npagroup.co.uk/imagery/rs_intro/sar.htm http://www.everythingweather.com/atmospheric-radiation/absorption.shtml