کاربرد دور سنجی در مطالعات آب های زیر زمینی 2

فصل 1

مفاهیم دور سنجی

1-3- طیف الکترومغناطیس
تابش الکترومغناطیسی(Electro-Magnetic Radiation) به علت اتمها و مولکولهای موجود در مواد می باشد. اتم ها حاوی هسته‌هایی با بار مثبت بوده که توسط الکترون‌های اربیتالی در برگرفته شده اند که دارای تراز مجزای انرژی میباشند. انتقال الکترون ها از ترازی به تراز دیگر باعث تابش اشعه هایی با طول موج های مجزا می شود. در نتیجه طیفی به نام طیف الکترومغناطیسی ایجاد می شود. این طیف (EMR) که از یک شیء بازتاب می‌یابد، منبع معمول داده های دورسنجی است.

در دورسنجی، طبقه بندی امواج الکترومغناطیسی بر اساس موقعیت طول موج آنها در طیف الکترومغناطیس انجام می‌گیرد. متداول‌ترین واحدی که برای اندازه گیری طول موج در طیف الکترومغناطیس مورد استفاده قرار می گیرد، میکرومتر است. یک میکرومتر معادل یک میلیونیم متر می باشد. همچنین باید توجه داشت که بخشهای طیف الکترومغناطیسی به کار رفته در دورسنجی در امتداد یک طیف پیوسته قرار می گیرند که مقدار آنها نسبت به یکدیگر تا حد توان ده(بطور پی در پی) تفاوت دارد.
طول موج طیف الکترومغناطیس دارای محدوده‌ای با اسامی متفاوت و به ترتیب از طول موج های کوتاهتر به بلندتر: اشعه گاما، اشعه X، اشعه فرابنفش، نور مرئی، اشعه مادون قرمز،اشعه مایکروویو تا امواج رادیویی‌ می‌باشد. (شکل شماره 2)

اشعه ایکس و گاما در طول موج های بسیار کوتاهی قرار دارند و به وسیله جو جذب می شوند و در دورسنجی کمتر استفاده می شود.
بخش ماوراء بنفش در طول موج های 0.4-0.003 میکرومتر قرار دارد. منبع اصلی این اشعه خورشید بوده و 10% امواجی که به زمین می رسد از این دسته هستند. لایه فوقانی اتمسفر بخش اعظم این امواج را جذب کرده و فقط انرژی مربوط به طول موج های بلند تر از 0.3 میکرومتر به زمین میرسد. بنابر این طول موج های بلند تر از 0.3 میکرومتر بخش ماوراء بنفش را می توان در دورسنجی استفاده کرد.

بخش مرئی چنین نموداری بی نهایت کوچک است، زیرا حساسیت طیفی چشم انسان بین 4/0 میکرومتر تا 7/0 میکرومتر است. بطوریکه رنگ آبی تقریباً بین طول موج 4/0 میکرومتر تا 5/0 میکرومتر، رنگ سبز تقریباً بین طول موج 5/0 میکرومتر تا 6/0 میکرومتر و رنگ قرمز تقریباً بین طول موج 6/0 میکرومتر تا 7/0 میکرومتر می باشد.

در انتهای نور قرمز محدوده ‌طیف مرئی، سه نوع امواج مادون قرمز وجود دارد که عبارتند از:

1.  مادون قرمز نزدیک: از 7/0 میکرومتر تا 3/1 میکرومتر
2.  مادون قرمز میانی: از 3/1 میکرومتر تا 3 میکرومتر
3.  مادون قرمز حرارتی: بیش از 3 میکرومتر.

در بعضی تقسیمات دو مورد اول را مادون قرمز انعکاسی می گویند. عملکرد امواج مادون قرمز انعکاسی به ناحیه مرئی طیف شباهت دارد. منبع اصلی تولید انرژی مادون قرمز انعکاسی خورشید است و 40% از انرژی خورشیدی را که به زمین می رسد شامل می شود. هنگامی که این امواج به جسم برخورد می کنند، جذب یا بازتاب می شود که پرتوهای بازتابی را دریافت و اندازه گیری می کنند.

طیف الکترومغناطیس

مادون قرمز حرارتی مستقیماً با گرما در ارتباط است. مقدار تابش گرمایی مادون قرمز حرارتی که از یک جسم تابیده می شود به دو عامل بستگی دارد: یکی دما (گرمایی که ناشی از تابش خورشید به زمین است) و دیگری گسیلندگی جسم.
برای هر کدام از این ناحیه ها (انعکاسی و حرارتی) سنجنده های مخصوص ساخته شده است. بعضی از سنجنده ها هم در هر دو ناحیه می توانند کار کنند.

در طول موج های 1 میلی متر تا 1 متر، امواج کوتاه (مایکرو-ویو) طیف وجود دارد. این امواج در شرایط بد آب و هوایی (تگرگ،برف،باران،مه،تاریکی و ….) قادر به عبور از جو هستند. مقدار این امواج در طیف خورشیدی بسیار کم است ولی با توجه به اهمیت آن در عبور از باران و ابرها و …. با استفاده از سنجنده هایی که در سکوها قرار دارند می توان این امواج را تولید کرد و به زمین فرستاد و بازتابش آنها را ثبت کرد. این امواج مصنوعی را رادار می گویند.
امواج راداری به باندهای مختلف (K,X,C,S,L,P) تقسیم می شود. از این باندها K,X برای تهیه تصاویر زمین و دریا و باند L برای مطالعات یخ (توان نفوذ بیشتری را در پهنه های یخی دارد) در دورسنجی مورد استفاده قرار می گیرد.

اکثر سیستم های سنجش متداول در یک یا چندین بخش از قسمتهای مرئی، مادون قرمز یا میکروویو طیف الکترومغناطیس فعالیت می کنند. به عبارت دیگر هر یک از سیستم های سنجنده(Sensor) به نواحی خاصی از طیف الکترومغناطیس حساس بوده و قسمتی از خصوصیات طیفی اجسام را ثبت می کنند. به عنوان مثال دستگاههای عکسبرداری معمولی نسبت به انرژی نور مرئی و نزدیک به آن یعنی طول موج های 3/0 تا 2/1 میکرون حساسیت دارند؛ سنجنده های اسکن کننده مادون قرمز حرارتی عموماً ‌به طول موج های بین 1 تا 2 میکرون و دستگاههای رادار به باندهایی با طول موجهای خیلی بلندتر(میلی متر و متر) حساس هستند.

کاربرد دور سنجی در مطالعات آب های زیر زمینی ۱

کاربرد دور سنجی در مطالعات آب های زیر زمینی ۳