Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

134 KAPITEL 3. SATELLITENINSTRUMENTE
Tabelle 3.8: Detektormaterialien zur Messung im Infraroten und ihre Abhängigkeit von der
Wellenlänge [134]
Abbildung 3.55: Planck-
Kurven für Detektor und
Untersuchungsobjekt und
Messstrategien zur Reduktion
des Fehlers durch die thermische
Emission von Detektor
und Satellit
mit der geringeren Temperatur immer eine Teilmenge des Wellenlängenbereichs des Strahlers
mit der höheren Temperatur ist – und letzterer in allen Wellenlängen einen größeren
Strahlungsstrom emittiert.
§ 435 Gemäß dieser Argumentation wäre die ideale Konfiguration zur Temperaturmessung
mit Hilfe eines IR-Sensors ein Sensor (inkl. Gehäuse etc.) mit einer Temperatur am absoluten
Nullpunkt. Dann verschwindet die zugehörige Planck-Kurve und es wird nur das Spektrum
(und damit die Effektivtemperatur) des Untersuchungsobjekts gemessen.
§ 436 Der absolute Nullpunkt ist nicht erreichbar; selbst unter Laborbedingungen noch vergleichsweise
einfach zu erzeugende tiefe Temperaturen lassen sich auf einem Satelliten nicht
einfach erzeugen. Daher muss ein Kompromiss gefunden werden zwischen der Störung auf
Grund der thermischen Emission von Detektor und Gehäuse und den Möglichkeiten der
Kühlung. Rein auf der Basis der Planck-Kurven lassen sich zwei Strategien entwickeln, siehe
Abb. 3.55: (a) das Verhältnis der Gesamtstrahlungsströme von (Zielobjekt + Detektor) und
Detektor soll maximal werden oder (b) es wird der relativ kurzwellige Teil der Planck-Kurve
des Zielobjekts erfasst und der langwellige Teil, in dem die Detektortemperatur ein relativ
großes Störsignal bildet wird gar nicht mit gemessen. Da in diesem Fall nicht mehr der Gesamtstrahlungsstrom
sondern nur ein Teilintegral unter der Planck-Kurve gebildet wird, muss
der Algorithmus zur Bestimmung der Effektivtemperatur entsprechend modifiziert werden.
Verständnisfrage 28 Lässt sich aus dem Teilstrahlungsstrom die Effektivtemperatur eindeutig
rekonstruieren?
Zwischenrechnung 15 In der Fernerkundung interessiert in der Regel der Temperaturbereich
von −30 bis +40 ◦ . Schätzen Sie den Fehler in der Bestimmung der Effektivtemperatur
für verschiedenen Detektortemperaturen zwischen 150 und 220 K ab.
Zwischenrechnung 16 Schätzen Sie für die Angaben aus Zwischenrechnung 15 eine Grenzwellenlänge
ab, bei der das Instrument das Spektrum abschneiden soll, um den Einfluss der
Detektortemperatur auf die Bestimmung der Effektivtemperatur zu verringern.
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode