หน้าต่างชั้นบรรยากาศ (Atmospheric windows)

หน้าต่างชั้นบรรยากาศ (Atmospheric windows)

พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศที่มีส่วนประกอบของแก๊สชนิดต่างๆ จะถูกดูดกลืนไปตามสัดส่วนในช่วงความยาวคลื่นที่จำเพาะตามชนิดของแก๊สนั้นๆ เมื่อรวมรูปแบบการดูดกลืนของแก๊สหลักๆทั้งหมดในชั้นบรรยากาศเข้าไว้ด้วยกันจะได้รูปแบบการดูดกลืนของชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตามจากรูปแบบการดูดกลืนดังกล่าวจะเห็นว่าชั้นบรรยากาศยังเปิดให้หรือยินยอมให้ส่งผ่านพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าได้ในบางช่วง ดังหน้าต่างชั้นบรรยากาศตามรูปที่ 10

รูปที่ 11 หน้าต่างชั้นบรรยากาศ (Atmospheric windows) และอุปกรณ์รับรู้ในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ที่มา สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2551)

ชั้นบรรยากาศเปิดให้มีการส่งผ่านพลังงานแม่เหล็ก ไฟฟ้าได้ในสามช่วงหลักๆ ช่วงแรกความยาวคลื่นตรงกับช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็นถึงอินฟราเรดใกล้และกลาง ซึ่งสามารถใช้ตามนุษย์หรือกล้องถ่ายรูปเป็นอุปกรณ์รับรู้ได้ หรือใช้เครื่องกราดภาพแบบหลายช่วงคลื่น (Multispectral scanner, ตามรูป) ก็จะสามารถตอบสนองต่อพลังงานในช่วงแคบๆได้หลายช่วง ช่วงที่สองจะเป็นช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 3 ถึง 5µm และ 8 ถึง 14µm ซึ่งอยู่ในช่วงที่ใกล้เคียงกับการปลดปล่อยความร้อนของผิวโลก ทั้งนี้ต้องใช้เครื่องกราดภาพเชิงความร้อน (Thermal scanner) และสุดท้ายช่วงเปิดกว้างอีกช่วงคือประมาณ 1mm ถึง 1m ซึ่งตรงกับช่วงไมโครเวฟ และความถี่วิทยุ ซึ่งมีการนำมาใช้งานทางด้านการถ่ายภาพด้วยเรดาร์

จากความสัมพันธ์ระหว่างแหล่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและหน้าต่างชั้นบรรยากาศที่เปิดออกเพื่อให้พลังงานสามารถส่งผ่านไปยังและสะท้อนมาจากพื้นผิวโลก และการตอบสนองเชิงคลื่นของอุปกรณ์รับรู้ที่ใช้ในงานการรับรู้จากระยะไกล เราจึงต้องคำนึงถึง

1) การตอบสนองของอุปกรณ์รับรู้ที่มีให้เลือกใช้ได้ 

2) ช่วงความยาวคลื่นที่ต้องการใช้ที่เหมาะสมกับหน้าต่างชั้นบรรยากาศ และ 

3) แหล่งกำเนิด ขนาด และองค์ประกอบเชิงคลื่นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม ทางเลือกของช่วงความยาวคลื่นของอุปกรณ์รับรู้จะขึ้นอยู่กับการตอบสนองจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับพื้นผิวที่สนใจ

กล่าวโดยสรุป เราสามารถใช้ระบบการรับรู้จากระยะไกลด้วยดาวเทียมในการสำรวจโลกผ่านชั้นบรรยากาศโลกที่เต็มไปด้วยแก๊สหลากหลายชนิด ได้จากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นเพียง 3 ช่วงหลักๆ ได้แก่ ช่วงคลื่นแสง (แสงที่ตามองเห็นได้ อินฟราเรดใกล้และกลาง) ช่วงคลื่นอินฟราเรดความร้อน และสุดท้ายช่วงคลื่นไมโครเวฟ การออกแบบอุปกรณ์รับรู้จากระยะไกลจึงขึ้นอยู่กับ 3 ช่วงนี้เป็นหลัก