MATERIA SI RADIATIA ELECTROMAGNETICA

Materia si radiatia electromagnetica

De modul in care radiatia interactioneaza cu materia depinde intelegerea felului in care datele de teledetectie ne ajuta sa recunoastem diversele materiale de la suprafata Pamantului.

Pentru un singur element chimic exista cateva stadii posibile in care el poate exista, fiecare fiind caracterizat de o anumita energie. Astfel de stadii implica tipurile de legaturi (covalent sau ionic) si starea de coordonare a atomilor in molecule, nivelul energetic al electronilor cei mai exteriori ai atomului etc.

Starile si nivele energetice asociate sunt unice pentru fiecare element si compus. Un atom sau o molecula poate trece printr-o tranzitie de la o stare la alta daca este excitat de o radiatie de o anumita frecventa. Un exemplu este fluorescenta observata atunci cand radiatia de o anumita frecventa este absorbita producand o tranzitie si revenirea are ca efect emisia de radiatii de joasa frecventa. Exista trei tipuri de tranzitii - electronica, de vibratie si de rotatie.

Tranzitiile electronice implica saltul electronilor de pe orbitele cele mai exterioare ale atomului ce dau valenta elementului si multe din proprietatile sale chimice. Astfel de tranzitii sunt inversul unor moduri de a genera radiatia. Un foton de o anumita lungime de unda induce unui electron exterior - conform mecanicii undelor - un salt de pe o orbita de energie joasa definita ca stare de baza (stabila) catre una cu energie ridicata (starea excitata), absorbind astfel acel foton. Lungimile de unda asociate cu tranzitiile electronice sunt determinate de numerele cuantice principale, momentul unghiular si spinul asociat cu orbitele electronice din interiorul unui anumit element. Tranzitiile electronice apar in solide, lichide si gaze, dar sunt in special importante pentru elemente precum fierul si cromul, care au cateva stari posibile de valenta si diferite pozitii si coordonari in moleculele in care apar in natura. Aceste diferente sunt importante pentru schimbarile subtile in lungimile de unda ale tranzitiilor electronice functie de gazda elementului. Deoarece tranzitiile electronice necesita energie de excitatie mare ele sunt mai comune lungimilor de unda mici din domeniile ultraviolet si vizibil.

Tranzitiile vibrationale rezulta din schimbarile in dipunerea relativa a atomilor componenti ai moleculelor. Cel mai usor de vizualizat sunt distorsiunile legaturilor prin extensie sau contractie de la o stare de echilibru la alta. Analog sunetului, lungimile de unda fundamentale sau 'notele' asociate cu o tranzitie de vibratie au matematic legate de ele armonice sau supratonuri la alte lungimi de unda. Ca si tranzitiile electronice, cele asociate cu vibratiile legaturilor moleculare sunt caracteristice solidelor, lichidelor si gazelor. Ele necesita energii mai scazute fata de tranzitiile electronice si astfel apar impreuna la radiatii cu lungimi de unda mai mari, in regiunea infrarosie.

Tranzitiile, de asemenea, apar in proprietatile de rotatie ale moleculelor, dar ele se intalnesc doar la gaze, fiind legate de schimbarile in momentul de inertie al moleculelor in rotatie ale gazului. Tranzitiile rotationale sunt de mare importanta, impreuna cu tranzitiile vibrationale, in interactiunea dintre radiatie si gazele atmosferice prin care suprafata Pamantului trebuie observata de catre toate sistemele de teledetectie.

Energia detectata de sistemele de teledetectie de-a lungul spectrului de radiatii este de aceea o functie de modul in care energia este partitionata intre sursa sa si materialele cu care interactioneaza in drumul ei spre detector. Energia unei anumite lungimi de unda a radiatiei poate fi transmisa prin material, absorbita de el, reflectata de suprafata sa, dispersata de catre particulele sale constituiente sau reradiata la o alta lungime de unda dupa absorbtie. In natura toate aceste posibilitati se combina intr-un grad mai mare sau mai mic.

Pentru orice material pot fi masurate trei tipuri de spectre - spectrul de absorbtie (si inversul ei, spectrul de transmisie), spectrul de reflexie si spectrul de emisie. Un spectru de absorbtie/transmisie se obtine atunci cand materialul se interpune intre sursa si senzor. Un spectru de reflexie este masurat atunci cand sursa si receptorul sunt de aceeasi parte a materialului. Pentru un spectru de emisie materialul insusi este sursa. In fiecare caz o prisma de difractie graticulara desface radiatia compusa in lungimile de unda componente si intensitatile lungimilor de unda discrete sunt masurate de o serie de senzori, ele putand fi legate de anumite procese de emisie si absorbtie. Aceasta tehnica este utilizata de astronomi pentru a detecta si masura abundenta elementelor in stele din benzile de absorbtie ale spectrului stelar. Senzorul de teledetectie este mai preocupat de spectrele continue ce arata variatia in energie/intensitate pe un interval de lungimi de unda. Astfel de spectre sunt mai mult sau mai putin curbe netezite in care picurile indica maximele si minimele din jurul lungimilor de unda ce corespund unor tranzitii caracteristice. Multi factori microscopici si macroscopici conspira impreuna la determinarea latimii, intensitatii si pantei acestor trasaturi, unele dintre ele fiind discutate in continuare.

Principiul conservarii energiei face ca pentru orice interactiune radiatie-materie, fluxul radiant incident de la o lungime de unda (E_I)_l sa fie distribuit intre reflexie (E_R)_l, absorbtie (E_A)_l si transmisie (E_T)_l de materialul implicat:

Ecuatia de mai sus de divizare a energiei totale este expresia ce permite definirea proprietatilor spectrale in termeni de rapoarte (E_R)_l/(E_I)_l, (E_A)_l/(E_I)_l, (E_T)_l/(E_I)_l, care sunt reflectanta spectrala (r_l), absorbanta (a_l) si transmitanta (t_l), obtinandu-se astfel:

Marea majoritate a materialelor geologice sunt opace si transmitanta este zero. De aici rezulta ca ecuatia de mai sus se reduce la:

Ceea ce inseamna ca reflectanta si absorbanta sunt interschimbabile (in general indicele spectral este omis pentru ambii termeni), dar cel totodeauna folosit este spectrul reflectantei. Raportul fluxului total radiant reflectat de o suprafata pe fluxul radiat total incident pe aceasta suprafata (in ambele cazuri pentru un interval de lungimi de unda) este cunoscut ca albedo-ul suprafetei. Desi nu este acelasi lucru noi percepem albedo-ul ca stralucirea generala vizibila a unui obiect reflectiv.

Valoarea reflectantei unei suprafete semnifica proportia energiei incidente ce este reflectata la o anumita lungime de unda, dar nu si directia in care calatoreste energia reflectata. Aceasta depinde daca suprafata produce reflexii ce rasfrang lumina ca intr-o oglinda sau reflexii difuze ca acelea ale unei hartii mate. In primul caz toata energia reflectata este directionata la un unghi egal si opus cu unghiul de incidenta. In reflexia difuza energia reflectata este directionata egal in toate directiile, indiferent de unghiul de incidenta (fig. 3). Un reflector perfect difuz se numeste reflector lambertian. Multe suprafete combina cele doua reflexii prin aceea ca reflecta o parte din energie in toate directiile, dar reflecta o mare parte in directia de rasfrangere (fig. 3c).

O suprafata se comporta ca reflector rasfrangator daca este neteda si ca un reflector difuz daca este rugoasa. Netezimea si rugozitatea depind de lungimea de unda a radiatiei. In general, o suprafata se comporta ca una rugoasa daca textura ei este de o marime comparabila cu sau mai mare decat lungimea de unda a radiatiei si in mod neted daca textura sa are o scara mai mica decat aceea a lungimii de unda. Mare parte din suprafete, cum sunt rocile, solurile sau iarba, sunt reflectori difuzi in spectrul vizibil - ele apar la fel de luminoase indiferent de directia din care sunt privite, chiar daca acele mici parti ale suprafetei (spre exemplu, cristale individuale de mineral) se comporta rasfrangator.

Fig.3 Diagrame reprezentand reflexia (a) rasfrangatoare, (b) difuza sau Lambertiana si (c)combinata avand atat componenta rasfrangatoare, cat si componenta difuza

Pentru teledetectie notiunea de emisivitate este de o importanta egala cu cea de reflectivitate, intre emisivitate si reflectivitate existand o diferenta majora. Orice substanta aflata la temperatura T poseda o energie termica si emite radiatie electromagnetica in functie de nivelul acestei energii, fiind deci un generator de radiatie electromagnetica. In schimb, in cazul reflectivitatii, o substanta reflecta in totalitate sau doar in parte radiatia electromagnetica incidenta la suprafata ei.

Energia calorica reprezinta energia cinetica de miscare aleatorie a particulelor din care este constituita materia, iar concentratia acestei energii calorice intr-o substanta este masurata prin temperatura. Miscarea aleatorie determina coliziuni intre particule, cauzand modificari ale miscarilor electronilor orbitali sau ale miscarilor de vibratie si rotatie ale particulelor atomice si molecuare. Stari de miscare cu energie mai ridicata datorita coliziunilor pot trece in mod spontan in stari energetice mai scazute, cu emisie de radiatie electromagnetica. Astfel, energia calorica este transformata in energie radianta.

Intrucat temperatura sau caldura (ambele definind starea termica a unei substante) si emisia de radiatie electromagnetica sunt inseparabile, trebuie luat in consideratie fluxul caloric spre suprafata Pamantului si dinspre acesta si transferul sau sub suprafata.

Regiunea microundelor a spectrului EM prezinta doua oportunitati pentru colectarea datelor de teledetectie. Prima, ca si radiatia din intervalul 8-14mm, suprafata Pamantului emite microunde ca rezultat al temperaturii sale, in acord cu relatia Stefan-Boltzmann si cu legea lui Wien. A doua, microundele pot fi generate artificial ca unde coerente (radar).

Ceea ce se intampla cu energia electromagnetica in pulsul radar cand acesta intalneste suprafata depinde de patru factori majori:

- atitudinea suprafetei;

- rugozitatea si heterogenitatea suprafetei si a materialelor de sub suprafata;

- lungimea de unda, polarizatia si unghiul de depresie al radarului, care sunt variabile controlabile;

- proprietatile electrice ale suprafetei - constanta dielelctrica a materialelor de la suprafata.

In ordinea descrescatoare a importantei, toate ajuta la determinarea proportiei energiei microundelor incidente pe care suprafata o disperseaza inapoi direct catre antena de la bordul avionului sau platformei orbitale. Aceasta are impact asupra tonului imaginii radar. Cu cat tonul este mai stralucitor cu atar mai mare este energia dispersata catre antena.

O masura a intensitatii energiei dispersate inapoi catre antena de la un punct tinta este sectiunea radar. Aceasta este aria unei suprafete ipotetice care disperseaza energia radar egal in toate directiile si care va inapoia aceeasi energie catre antena ca si punctul tinta. O masura a energiei dispersate inapoi de la o tinta cu suprafata mare, cum ar fi un camp, este coeficientul de dispersie radar. Acesta este sectiunea radar medie pe unitatea de arie. Este o cantitate adimensionala si variaza pe cateva ordine de magnitudine exprimata ca de 10 ori logaritmul sau, in decibeli (dB). Coeficientul de dispersie radar este masura fundamentala a proprietatilor radar ale suprafetei si determina tonul suprafetei pe imaginea radar.

1. Efectul atmosferei

Teledetectia corpurilor ceresti cum sunt luna Io a lui Jupiter sau planeta Marte consitutie deliciul geologilor. Amandoua au atmosfere foarte subtiri, aproape transparente, cu exceptia momentelor de eruptii vulcanice, in cazul lui Io, sau a furtunilor de praf, in cazul lui Marte. Virtual, pentru supraveghere este disponibil intregul spectru al radiatiei prin utilizarea unei mari varietati de senzori. Pentru Pamant, insa, intreaga radiatie trebuie sa treaca printr-o atmosfera densa. Inainte de a fi receptionata de senzorul montat pe satelit, radiatia solara trebuie sa strabata in jos atmosfera si apoi sa se intoarca, tot prin aceasta, la senzor. Pentru senzorii care masoara radiatia emisa de Pamant trecerea este una singura, dar si ea este afectata de unele perturbatii.

Pe langa azot si oxigen, atmosfera contine cantitati semnificative de vapori de apa, ozon (O₃), dioxid de carbon (CO₂) si urme de alte gaze. Toate aceastea interactioneaza cu radiatia prin tranzitii de vibratie si de rotatie al caror efect este absorbtia energiei de la anumite lungimi de unda (fig. 4a). Absorbtia radiatiei solare de lungime de unda mica este unul din procesele ce duc la incalzirea atmosferei.

Cresterea emisiei de CO₂ industrial in atmosfera este sursa asa-numitului 'efect de sera', care este un proces oarecum diferit. Principalul efect al dioxidului de carbon in acest caz se manifesta la lungimi de unda mai mari, dominate de radiatia termala emisa de Pamant (fig. 2). Radiatia termala emisa de Pamant este absorbita de CO₂ si stocata temporar inainte de reemisia ei in spatiu. Metanul si ozonul au un efect similar. Aceasta 'intarziere' in pierderea de caldura duce la incalzirea atmosferei peste temperatura pe care ar atinge-o fara absorbantii de radiatie termala.

La lungimi de unda mici benzile de absorbtie atmosferica sunt inguste, dar cresc in latime in regiunile infrarosului si microundelor. Figura 4b arata ca din spectrul de radiatii nu poate fi utilizat pentru teledetectia suprafetei terestre din cauza ca niciuna din energiiile corespunzatoare nu poate penetra atmosfera. In cazul razelor gama emise, doar prin zbor la foarta joasa altitudine acestea pot fi in parte detectate. Este posibila si inregistrarea lungimilor de unda absorbite de gaze, dar acest lucru este util doar in studii atmosferice.

O alta problema a senzorului de teledetectie, desi pare ciudat, este cerul albastru. Cand ne uitam in sus intr-o zi senina vom observa aceasta culoare a cerului, culoare pe care am putea-o observa si daca ne uitam de sus in jos. Aceasta este cauzata de unul din fenomenele rezultate din dispersia radiatiei de catre materialele din atmosfera. Tipul de dispersie se schimba in functie de marimea particulelor responsabile. Acolo unde radiatia interactioneaza cu particule mai mici decat lungimea de unda, cum sunt moleculele de oxigen si azot, gradul de dispersie este invers proportional cu puterea a patra a lungimii de unda. Acest fenomen este cunoscut ca dispersie Rayleigh, dupa descoperitorul sau, Lord Rayleigh. Relatia arata ca efectul dispersiei creste dramatic la lungimi de unda mici - de unde cerul albastru si muntii albastrii vazuti de la distanta. Efectul vazut de deasupra suprafetei Pamantului este o inundare cu radiatie albastra si ultravioleta reflectata, cu o componenta de dispersie foarte puternica si o reducere a contrastului.

Cand particulele atmosferice sunt similare ca marime cu lungimea de unda a radiatiei, ca in cazul moleculelor gigant de apa sau praf, rezulta o dispersie Mie. Aceasta afecteaza lungimile de unda mai mari decat lumina albastra si este o problema in conditii atmosferice de cer senin cu umiditate ridicata sau de praf. Apusurile de soare rosii sunt atribuite efectului dispersiei Mie a prafului foarte fin suflat din deserturi sau particulelor microscopice de cenusa si picaturi de apa acida injectate in atmosfera de eruptiile vulcanice. Picaturile de aerosoli din nori si ceata care sunt mai mari decat cele mai mari lungimi de unda ale radiatiei utilizate in teledetectie disperseaza toate lungimile de unda din spectrul vizibil si infrarosu. Aerosolii sunt impenetrabili cu exceptia radiatiei cu lungimi de unda mai mari de 100mm - microunde si radar. Chiar si la astfel de lungimi de unda mari, ploaia densa sau caderile de zapada pot cauza o dispersie nonselectiva ce poate fi detectata si chiar masurata.

Intr-o noapte clara stelele par sa sclipeasca, asa cum fac si obiectele indepartate intr-o zi torida. Aceste distorsiuni sunt produse de variatiile de temperatura din aer ce dau nastere la fluctuatii in indicelui de refractie al aerului si la o serie de anomalii optice. Aceleasi efecte sunt prezente si atunci cand Pamantul este privit de sus. Licarirea atmosferica formeaza o importanta constrangere asupra marimii obiectelor ce pot fi detectate de teledetectie, relativ la puterea de rezolvare teoretica a fiecarui sistem.

Toate acestea au ca efect degradarea imaginilor de teledetectie ale Pamantului, lucru ce nu poate fi evitat datorita existentei atmosferei terestre. Absorbtia atmosferica selectiva face ca sa fie disponibile pentru supraveghere doar cateva lungimi de unda (fig. 4b). Acele lungimi de unda care trec relativ nedistorsionate prin aer reprezinta ferestre atmosferice si ele determina cadrul in care pot fi construite diferitele sisteme de teledetectie. Figura 5a arata ca energia radianta de la Soare este aproape nula mai jos de 0,25mm. In portiunea 0,4 - 2,5mm o buna parte a radiatiei este reflectata de suprafata, functie de material, permitand astfel teledetectia proprietatilor radiatiei reflectate. Aceasta este regiunea de reflexie. Cel doua ferestre dintre 3 - 5mm si 8 - 14mm sunt dominate de energia radianta emisa de suprafata incalzita de Soare. Aceasta este regiunea de emisie. Regiunea transparenta de dincolo de 1mm este regiunea microundelor. Tehnicile de teledetectie sunt diferite in aceste trei tipuri de regiuni functie de fenomenul pe care il contorizeaza.

Fig. 4 Diversele gaze din atmosfera absorb energia solara in diferitele lungimi de unda prin tranzitii de vibratie si de rotatie. Ca rezultat, curbele de iradianta solara masurate in afara spatiului - curba de sus din (a) - si la suprafata - curba de jos din (a) - sunt foarte diferite. Energia disponibila pentru interactiunile cu materia la suprafata se imparte in ferestre atmosferice discrete separate de benzi dominate de absorbtia atmosferica (in gri). In (b) sunt prezentate principalele ferestre atmosferice pentru portiunea utila din spectrul electromagnetic (EM) la scara logaritmica, in termen de procente transmise prin atmosfera. Aceste doua grafice, impreuna cu proprietatile spectrale ale materialelor naturale, formeaza baza pentru constructia sistemelor de teledetectie.

O alta constrangere in design-ul sistemelor si cel mai important factor in strategia de teledetectie este interactiunea dintre radiatie si acele solide si lichide care constituie suprafata Pamantului. Exista trei componente importante: apa, vegetatia si mineralele ce formeaza rocile si solurile. Pentru geologi interactiunea cea mai importanta este cea dintre radiatie si roci si soluri, dar deoarece ele contin apa sau pot fi acoperite cu vegetatie, aceste din urma materiale trebuie si ele luate in considerare.

Interactiunea radiatiei electromagnetice cu rocile si mineralele

2.1. Comportamentul in domeniul vizibil-infrarosu apropiat

Rocile sunt ansambluri de minerale si astfel spectrul lor este un amestec al acelora a constituientilor proportional cu cantitatea lor. Mineralele la randul lor constau din ansambluri de elemente, legate impreuna ca molecule prin diferite tipuri de legaturi. Tranzitiile electronice din atomii insisi necesita mai multa energie decat tranzitiile de vibratie din molecule. Astfel, primele caracterizeaza lungimile de unda scurte, intervalul ultraviolet, in timp ce ultimele domina lungimile de unda lungi din infrarosu apropiat (SWIR). Exista totusi suprapuneri intre intervalele acestor procese fundamentale.

Cele mai comune ingrediente ale rocilor si mineralelor care le formeaza sunt oxigenul, siliciul si aluminiul, impreuna cu diferite proportii de fier, magneziu, calciu, sodiu si potasiu si mici cantitati de alte elemente. Atomii de oxigen, siliciu si aluminiu au orbite electronice in care nivelele de energie sunt de asa natura incat tranzitiile dintre ele au un efect slab sau nu au efect in intervalul vizibil si infrarosu apropiat. Spectrele mineralelor sunt dominate de efectele unor elemente mai putin comune si de structurile moleculare in care ele sunt legate.

Atomii si ionii izolati pot exista doar in stari energetice discrete. Absorbtia sau emisia unei anumite lungimi de unda a radiatiei electromagnetice are loc ca schimbare de la o stare energetica la alta. Aceste schimbari se numesc tranzitii. Valorile energetice ale starilor electronice posibile pot fi calculate cu ajutorul mecanicii cuantice si a unor consideratii teoretice, ce de asemenea permit specificarea naturii fiecarui nivel energetic electronic. Cand rezultatele unor astfel de calcule sunt desenate pe o scara energetica, valoarea rezultanta constituie o diagrama a nivelelor energetice ce caracterizeaza complet starea atomului sau ionului.

Nivelele energetice caracteristice elementelor izolate se schimba atunci cand ele sunt combinate in minerale datorita starilor de valenta ale ionilor lor, tipului de legaturi si relatiilor lor cu alti ioni (coordonarea lor). Anumiti atomi aunci cand sunt implicati intr-o constructie solida, cum este cea a unui mineral, fie drept constituient sau ca impuritate, pot impartasi unul sau mai multi electroni ai lor cu solidul ca intreg si acei electroni nu mai sunt asociati unui anumit atom. Nivelele energetice devin mai late, avand un interval de valori, fiind astfel denumite 'benzi energetice' ale solidului, si atomul din care provine devine ion. Toti electronii ionului rezultat ramasi legati de acesta au inca stari energetice cuantificate asociate lor.

In cazul ionilor de pamanturi rare, nivelele neumplute implica electroni mai adanci, care sunt bine protejati de influentele exterioare, astfel ca nivelele lor energetice in solid raman aproape neschimbate fata de cele ale ionului liber.

Pe de alta parte, pentru ionii metalelor de tranzitie fier, cupru, nichel, crom, cobalt, magneziu, vanadiu, titan si scandiu cei mai din exterior electroni determina in principal localizarea nivelelor energetice si deoarece ei nu sunt protejati pot fi influentati puternic de interactiunea campurilor electrostatice ce inconjoara ionii. Aceste campuri isi au originea in anionii incarcati negativ si grupurile dipolare, asa numitii 'lianti' ce inconjoara ionii, si poarta numele de campuri cristaline. Schimbarile induse in ion sunt dependente de tipul, pozitia si simetria liantilor inconjuratori. Pentru toate aceste elemente orbitele neumplute d au energii identice in ionul izolat, dar cand ionul este localizat intr-un solid nivelele energetice sunt despartite si deplasate de interactiunea cu campul cristalin inconjurator. Localizarea acestor nivele energetice este in principal determinata de starea de valenta a ionului (spre exemplu, Fe²⁺ sau Fe³⁺), numarul sau de coordonare si simetria locului pe care il ocupa.

Aranjamentul foarte diferit al nivelelor energetice pentru diferite campuri cristaline duce la aparitia unui spectru destul de diferit pentru acelasi ion. Totusi, nu toate tranzitiile posibile intre aceste nivele pot apare la fel de puternic. Informatia legata de aparitia sau nu a unei anumite tranzitii este oferita de 'regulile de selectie' din care cea mai pertinenta este cea legata de spinul electronului starii implicate. Aceasta regula spune ca tranzitiile permise produc trasaturi intense in spectru, in timp ce acelea interzise sunt complet absente sau produc trasaturi foarte slabe.

Cele mai frecvent intalnite trasaturi electronice in spectrul VNIR al mineralelor (si in consecinta al rocilor si solurilor) sunt datorate prezentei fierului in anumite forme.

Ionul feros Fe²⁺: Pentru un ion feros intr-o pozitie perfect octaedrica exista un singur spin care sa produca tranzitia creand astfel o singura trasatura spectrala in VNIR; atunci cand insa dispozitia octaedrica este distorsionata, campul suportat de ion poate cauza ruperea in continuare a unor nivele, astfel ca pot apare si alte tranzitii permise. In unele materiale, cum este olivina, ionii ferosi pot exista in doua pozitii nonechivalente, si tranzitiile in fiecare din acesti ioni au o contributie spectrala diferita.

Figura 5 prezinta spectrul de reflexie bidimensional al catorva minerale ce contin ioni ferosi. Deoarece trasaturile spectrale datorate fierului feros apar la diferite lungimi de unda pentru diferite minerale, datele sunt legate in special de natura pozitiei in care se gaseste ionul. In consecinta, informatia importanta legata de structura generala a mineralului este oferita in acest mod oarecum indirect. Acest tip de informatie este extrem de valoroasa din punct de vedere al teledetectiei. Benzile in VNIR datorate tranzitiilor permise in ionul feros sunt indicate in fig. 6 de o linie verticala ce localizeaza minimul benzii.

Spectrul superior din fig. 5 este acela al berilului (Be₃Al₂Si₆O₁₈). Banda indicata este datorata ionului feros in coordonare sase localizat in pozitie aproape perfect octaedrica Al³⁺, si se datoreste singurei tranzitii de spin permise (Grun-Grzhimailo et al, 1962; Wood and Nassau, 1968).

Trasaturile intense indicate in fig. 6 se datoresc toate tranzitiilor permise de spin. Trasaturile foarte slabe se datoresc tranzitiilor interzise de spin, exprimate slab ca 'umeri' ai trasaturii largi de absorbtie responsabile de scaderea in intensitate catre lungimi de unda mai mici.

Fig. 5. Numarul si pozitia trasaturilor rezultate din tranzitiile electronice din mineralele cu fier depind de coordonarea ionilor de Fe²⁺ in structurilor moleculare ale mineralelor in discutie. Specrele au fost decalate pe verticala pentru mai multa claritate. Benzile verticale gri indica benzile spectrale ale Landsat TM, unul dintre cele mai larg utilizate sisteme de teledetectie

De asemenea, desi se pare ca exista o mare varietate de posibilitati pentru a distinge mineralele cu fier (fig. 5), in realitate ele sunt utile doar in laborator pe minerale proaspete.

Transferul de sarcina sau tranzitia electronica interelement se refera la procesele de absorbtie a energiei ce face ca un electron sa migreze intre ioni invecinati sau intre ioni si lianti. Desi electronul este transferat, el ramane localizat in noua sa pozitie si nu intra in banda de conductie.

In structurile cristaline, un electron localizat in principal intr-o orbita lianta poate fi excitat pe o orbita localizata in principal in ionul metalic central sau vice-versa. Astfel de transferuri pot apare intre ionii vecini ai aceluiasi metal cu stari de valenta diferite, astfel ca procesul este esential unul de oxidoreducere fotochimica. Acest lucru se intampla frecvent cand perechi de ioni ca Fe²⁺ si Fe³⁺, Mn³⁺ si Mn²⁺ sau Ti³⁺ si Ti⁴⁺ sunt asezati alaturi unul de altul.

Trasaturile spectrale ce apar ca rezultat al 'transferului de sarcina' sunt de obicei foarte intense, uzual de sute sau chiar mii de ori mai intense decat permit tranzitiile campului cristalin; procesul este facilitat cand apare o lipsa de echilibru local de sarcina acompaniata de substitutia izomorfa cum este, spre exemplu, inlocuirea Fe²⁺ si Mg²⁺ de catre Al³⁺ si Fe³⁺ in silicatii feromagnezieni (Burns, 1970).

In teren mineralele sunt asamblate in diferite proportii in roci, astfel ca spectrele lor interfera si, mult mai important, ele sunt rar proaspete, fiind acoperite de cruste subtiri de produse de alterare. Deoarece radiatia vizibila si infrarosie apropiata (NIR) interactioneaza doar cu primii cativa microni ai suprafetei, spectrul mineralelor proaspete rar afecteaza radiatia reflectata utilizata in teledetectie.

Una dintre cele mai comune trasaturi observate in spectrul materialelor geologice terestre este descresterea pronuntata in intensitatea spectrala de la vizibil la ultraviolet, si aceasta scadere brusca de intensitate este in mod particular mai evidenta in spectrul mineralelor de alteratie in care sunt prezenti fierul si oxigenul.

Deoarece se afla la limita dintre vizibil si ultraviolet este dificil de spus daca trasatura observata in vizibil reprezinta aripa (panta) unei benzi de transfer de sarcina sau limita benzii de conductie.

Un alt tip de tranzitie electronica rezulta din prezenta in ionii metalici a electronilor care au suficienta energie pentru a nu fi puternic legati de un anume ion si se pot transfera de la un ion la altul. Aceasta este proprietatea ce explica conductivitatea electrica mare a metalelor. In minerale poate apare o tranzitie similara numita transfer de sarcina. Ea este indusa de energia din intervalele de banda inguste ale radiatiei, creand trasaturi de absorbtie. Cel mai comun transfer de sarcina este implicat in migrarea electronilor de la fier la oxigen, si are ca rezultat o banda larga de absorbtie la lungimi de unda mai mici de 0,55mm. Este comuna tuturor mineralelor ce contin fier si este responsabila pentru scaderea abrupta a reflectantei catre limita albastra a spectrului. Cel mai notabil efect este observat la oxizii si hidroxizii de fier (fig. 6) si este motivul pentru care aceste minerale si rocile ce le contin sunt colorate in galben, orange, rosu si brun. Astfel de minerale formeaza principalii coloranti in rocile alterate. Si ele prezinta absorbtii legate de campul cristalin, cea mai proeminenta fiind in jur de 0,8 - 0,9mm. Asa cum se vede in figura 9, localizarea si forma acestor benzi variaza subtil de la un mineral la altul, ajutand astfel la deosebirea intre aceste minerale importante.

Cand magnetitul este oxidat la hematit (a-Fe₂O₃) spectrul se schimba afisand o limita de banda aparenta in apropiere de 0,7mm, si in geothit a FeO (OH) , aceasta margine nu se extinde mai mult in vizibil.

Fig. 6 Oxizii si hidroxizii de fier prezinta in spectrele lor de reflexie trasaturi de absorbtie rezultate din transferul de sarcina Fe-O si din efectele campului cristalin. Substitutia fierului in mineralele argiloase suprapune trasaturi similare peste spectrele argilelor.

Centrii de culoare. Un numar limitat de materiale colorate, in special halitele, prezinta trasaturi spectrale in vizibil ce nu pot fi explicate prin chimismul lor sau prin prezenta impuritatilor, ci sunt cauzate de prezenta fenomenului electronic numit 'centrii de culoare'.

Iradierea unui cristal perfect cu un camp potential complet periodic nu va avea un efect permanent pentru ca imediat ce radiatia este indepartata, electronii excitati se vor intoarce la locurile incarcate pozitiv pe care le-au lasat vacante. In cristalele reale, totusi, defectele de retea existente disturba periodicitatea; aceste defecte pot produce nivele energetice discrete in care pot cadea electronii excitati, si astfel de electroni pot deveni legati de defect.

Exista multe tipuri diferite de defecte si ele au fost studiate intens, dar cel mai comun centru de culoare poarta numele de 'centru-F'.

Trasaturile spectrale datorate centrelor de culoare in cristalele naturale sunt ilustrate in trei spectre ale fluoritului prezentate in fig. 7. Culorile mostrelor de fluorit au fost galben, rosu si albastru.

Fig. 7 Spectrele a trei mostre de fluorit diferit colorate, ilustrand trasaturi datorate prezentei centrelor de culoare din mineral.

In unele retele periodice, nivelele energetice discrete ale invelisului electronic exterior al ionilor ce compun reteaua se latesc in benzi energetice din cauza vecinatatilor. Sunt de aceea doua benzi in care pot exista electronii: o regiune de energie mare numita 'banda de conductie' si o regiune de energie scazuta numita 'banda de valenta'. Intre aceste doua benzi energetice este o zona de energie pe care electronii nu o adopta , ce poarta numele de 'banda interzisa' sau gap.

Metalele au o conductivitate inalta, indicand o abundenta de electroni liberi. Ele prezinta un gap ingust, aproape inexistent. In acest caz benzile de conductie si de valenta se ating.

In materialele dielectrice, pe de alta parte, electronii de valenta sunt atat de strans legati ca sunt necesare mari cantitati de energie pentru ca ei sa fie liberi; banda de conductie nu incepe decat in regiunea ultravioleta. Dielectricele de obicei au benzi interzise largi.

Fig. 8 Spectrele a patru minerale care ilustreaza tranzitia ascutita dintre absorbtia intensa si transparenta din minerale care afiseaza trasaturi datorate benzii interzise si benzii de conductie. In spectrul de jos, marginea de tranzitie apare in infrarosu mediu.

In semiconductori latimea benzii interzise este intermediara intre metale si dielectrici si limita de conductie este marcata de aparitia unei margini intense de absorbtie in VNIR. Panta acestei margini este o functie de puritatea si cristalinitatea materialului. In anumite materiale, limitele granulelor, defectele de retea, lipsa periodicitatii si impuritatile compozitionale, toate opereaza pentru a produce margini de absorbtie mai abrupte decat cele observate in cristalele singulare pure.

Figura 81 prezinta spectrul a patru minerale, trei dintre ele sulful (S), realgar (HgS) si stibina (Sb₂S₃) au limite de absorbtie bine definite, marcand tranzitia dintre absorbtia intensa din banda de conductie la lungimi de unda mai mici, pentru a completa transmisia din banda interzisa de la lungimi de unda mai mari. Cel de-al patrulea spectru mineral, arsenopirita (FeAsS), prezinta banda de conductie ce se extinde pe intreg intervalul VNIR.

Tranzitiile de vibratie. Miscarile aparent dezordonate ale oricarui sistem vibrational sunt date de miscari simple, restranse numeric, numite normale sau fundamentale. Pentru un sistem de N particule exista 3N-6 moduri normale. Deci numarul si forma vibratiilor normale si valorile nivelelor energetice permise pentru orice material sunt determinate de numarul si tipul atomilor lor constituenti, geometriei lor spatiale si magnitudinii fortelor de legatura dintre ei.

Orice vibratie normala are un numar cuantic u_i asociat lui si o frecventa normala n_i. Vibratia i este de obicei descrisa in termeni ai miscarii implicate. Pentru molecula de apa, care are doar trei moduri normale, legatura OH este desemnata de n sau n_OH; legatura HOH de n si asimetria OH de n

Atunci cand un mod fundamental este excitat cu doua sau mai multe cuante de energie apar supratonurile ce produc o banda la de doua ori (sau multiplii intregi ai valorii) frecventa fundamentala (de exemplu: 2n n n ). Cand apar doua sau mai multe fundamentale sau supratonuri diferite, trasaturile de supratonuri sunt o combinatie de tonuri.

Energia necesara pentru a excita modurile fundamentale ale tuturor materialelor importante geologic se gaseste in regiunile infrarosu mijlociu si indepartat. Toate fundamentalele siliciului, aluminiului sau magneziului asociate cu oxigenul apar in apropiere de 10mm sau la lungimi de unda mai mari. Primele supratonuri ale acestor fundamentale, care ar trebui sa fie mai intense in apropiere de 5mm sau la lungimi de unda mai mari, nu sunt observate.

In partea infrarosie (SWIR) a spectrului cele mai importante tranzitii vibrationale in minerale sunt cele asociate cu prezenta ionilor OH^-, a moleculelor de apa legate in structura sau a celor prezente in incluziunile fluide. Moleculele de apa au trei tranzitii de vibratie fundamentale datorate extensiei legaturii H-O-H de la 3,11mm si 2,90mm si comprimarii acestei legaturi de la 6,08mm. Datorita supratonurilor si combinatiilor de tonuri se produc trasaturi de absorbtie la 1,9mm, 1,4mm, 1,14mm si 0,94mm, care sunt elementele de diagnostic pentru prezenta moleculelor de apa in minerale (fig. 9). Aceste trasaturi sunt complet acoperite, totusi, de efectele aproape identice ale vaporilor de apa din atmosfera si sunt utile doar pentru situatii de laborator.

Fig. 9 Minerale care contin apa legata chimic au trasaturi distincte de absorbtie apropiate de lungimile de unda teoretice ale supratonurilor tranzitiilor de extensie ale legaturii H-O-H. Niciuna dintre trasaturi nu este data de sulfati cum este gipsul, legat de ionii SO^2-₄. Spectrele sunt decalate pe verticala.

Fig. 10 Curbarea legaturilor Al-OH si Mg-OH din mineralele argiloase si mice produce trasaturi specifice de absorbtie in spectrele acestora. Impreuna cu alte trasaturi ale spectrelor, ele formeaza un mijloc puternic de deosebire a acestor minerale care sunt produse importante ale proceselor hidrotermale si sedimentare. Spectrele sunt decalate pentru claritate

Multi silicati si minerale de alterare contin ioni hidroxil (OH^-) in structura lor moleculara, pentru care exista o singura tranzitie de extensie a legaturii O-H la 2,7mm. Aceasta poate forma supratonuri in combinatie cu alte tranzitii, cea mai importanta fiind tranzitia implicand distorsiunea legaturilor metal-hidroxil Mg-OH si Al-OH ce produce trasaturi de absorbtie in apropiere de 2,3mm si 2,2mm.

Astfel de trasaturi sunt proeminente in micele aluminoase si mineralele argiloase (fig. 10) si trasaturile dominante ale mineralelor hidroxilate ce contin magneziu, cum sunt talcul, cloritele, serpentinitele si argilele bogate in magneziu (saponite). Dovedind ca trasaturile de absorbtie pot fi rezolvate, aceste caracteristici spectrale formeaza un mijloc important de deosebire intre tipurile de roci diferite chimic.

Tranzitii de vibratie similare si armonice ale acestora caracterizeaza si mineralele carbonatice. Ele deriva din extensia si comprimarea legaturii C-O in ionul CO₃^2-. Ele creeaza un numar de trasaturi de absorbtie in SWIR din care cea din jurul a 2,3mm este cea mai proeminenta (fig. 11). Acea trasatura de la 2,55mm se afla in afara feresteri atmosferice.

Fig. 11 Tranzitiile de vibratie date de legaturile C-O produc trasaturi de absorbtie in spectrele de reflexie ale carbonatilor si mineralelor argiloase. Cea mai importanta este cea din apropiere de 2.35mm, care in general poate face distinctia dintre carbonati si mineralele argiloase.

Trasaturile ce apar in spectrul NIR intre 1,6mm si 2,5mm sunt rezultatul supratonurilor sau combinatiilor vibratiilor interne ale ionului carbonat. Astfel de trasaturi sunt de obicei destul de usor de distins. Carbonatii nu sunt asociati de obicei cu apa, astfel trasaturile intense ale apei sunt frecvent absente.

Exista sase moduri fundamentale ale ionului planar CO₃^2-. Deoarece exista doua moduri degenerate, vom avea patru frecvente fundamentale in loc de sase. Ele sunt n , extensia total simetrica C-O care este inactiva in infrarosu; n , modul de legare in afara planului, ce apare la 11,36mm; n modul de extensie asimetic C-O destul de degenerat ce apare in apropiere de 7,0mm si n modul de extensie asimetric C-O ce apare la aproximativ 14mm.

In NIR carbonatii de obicei afiseaza o serie de cinci benzi foarte caracteristice, primele doua dintre ele, de la lungimi de unda mai mari, sunt clar dublate si sunt considerabil mai intense decat cele trei de la lungimi de unda mai mici care, in general, au 'umeri' in partile lor de la lungimi de unda mai scurte. Dublarea poate fi explicata in termeni de ridicare a degenerarilor.

Benzile afisate in spectrul calcitului (CaCO₃) (fig. 14) pot fi atribuite urmatoarelor supratonuri sau combinatiilor de tonuri: n n in apropiere de 2,55mm; 3n in apropiere de 2,35mm; n n n sau 3n n in apropiere de 2,16mm; 2n n in apropiere de 2mm si n n in apropiere de 1,9mm.

Spectrul ambligonitului (Li, Na)₄ Al₄ (PO₄)₄ (F, OH)₄ prezinta trasaturi atribuite grupului P-O-H. In fosfati, arsenati si vanadati ionii izolati XO₄^3- nu ne dau fundamentale la lungimi de unda suficient de mici astfel ca frecventele supratonurilor sau combinatiilor de tonuri nu sunt suficient de intense pentru a fi detectate in NIR. Trasaturile indicate in ambligonit se datoresc miscarii ce implica grupul P-O-H. Berry (1968) a determinat prin tehnici cu deuteriu ca benzile din apropiere de 3,39mm, 4,22mm si 5,88mm sunt datorate intr-adevar vibratiilor P-O-H. Combinatiile acestor trasaturi dau benzile din fosfatmonohidratat de calciu in pozitiile echivalente cu cele din spectrul ambligonitului.

Trasatura din spectrul colemanitului (Ca₂B₆O₁₁ 5H₂O) poate fi datorata supratonurilor ionului BO₃^3- exact in acelasi mod in care au fost explicate vibratiile CO₃^2- din spectrul carbonatilor. De asemenea, structura moleculara a boratilor metalici nu este in general bine inteleasa, ca si trasaturile din spectrele unor borati bine caracterizati cu structuri de aragonit si calcit.

Desi partea reflectiva a spectrului are un potential limitat de discriminare a rocilor, trasaturile de diagnostic sunt suficiente datorita efortului depus in imbunatatirea constructiei senzorilor ce capteaza datele prin cresterea rezolutiei spectrale suficient de mult pentru a putea separa diversele trasaturi. Benzile largi ale Landsat TM, puse in evidenta in figurile de la 10 la 14 sunt capabile sa detecteze aceste trasaturi dar nu fac o discriminare intre mineralele hidroxilate si cele carbonatate.

2.2. Comportamentul in domeniul infrarosu termal

Caracteristicile spectrale ale solidelor anorganice in domeniul infrarosu termal sau mediu din spectrul electromagnetic sunt in intregime rezultatul proceselor de vibratie, iar cele mai intense trasaturi sunt cauzate de excitarea modurilor fundamentale.

In acest domeniu exista mai multe colectii de caracteristici spectrale ale mineralelor si rocilor determinate de Lyon (1962), Hunt si Salisbury (1970, 1971, 1972, 1973, 1974, 1975, 1976) si Salisbury et al. (1987, 1988) si cateva colectii ce pot fi accesate pe Internet sau care sunt incluse in programele de prelucrari de imagini, cum este ERDAS Imagine.

In aceasta parte din spectru radiatia emisa de Pamant atinge un varf si exista o fereastra atmosferica intre 8 si 14mm ce permite radiatiei sa fie sesizata de la distanta. Un corp negru ideal, din care energia totala emisa si distributia sa intre diferitele lungimi de unda este guvernata de legile lui Stefan-Boltzmann si Wien, are un spectru de emisie de forma distincta (fig. 2), dar nu trasaturi spectrale. O masura a deviatiei materialelor naturale de la ideal este emisivitatea lor (e_l) - raportul intre emitanta radianta a materialului respectiv pentru o anumita lungime de unda (l) la o anumita temperatura si cea a corpului negru. Un corp gri are o emisivitate constanta mai mica de 1,0 pentru toate lungimile de unda. Mare parte din materialele naturale, totusi, au emisivitati ce variaza cu lungimea de unda. Ele sunt radiatori selectivi deoarece tranzitiile de vibratie ale legaturilor din structura lor moleculara limiteaza emisia la lungimi de unda caracteristice. Cuartul este un bun exemplu, dupa cum arata fig. 12. El radiaza aproape ca un corp negru pana la 6mm, dar deviaza de la ideal la lungimi de unda mai mari.

Deoarece emitatorii buni sunt si buni absorbanti ai radiatiei, emisivitatile lor sunt egale cu absorbtivitatile. Ultima este dificil de masurat si relatia dintre cele doua, cunoscuta ca Legea lu Kirchhoff, dupa initiatorul ei, poate fi transformata utilizand ecuatia:

Fig. 12 Spectrul de emisie al cuartului, la 600 K se abate de la un corp negru perfect datorita unei trasaturi puternice induse de catre extenisa legaturii Si-O. Din aceast motiv cuartul este un radiator selectiv si nu un corp negru.

Fig. 13 Datorita diferentelor in structura silicatilor, pozitiile picului si "umarului" de la lungimi de unda mai mici ale extensiei Si-O (sagetile) sunt diferite in spectrele infrarosu mediu ale mineralelor silicatice. Spectrele sunt obtinute din experimente prin utilizarea energiei transmise, dar sunt asemanatoare in cazul emisiei. Pentru claritate spectrele au fost decalate.

Depresiunea din curba de emitanta a cuartului dintre 8 si 9mm este rezultatul vibratiilor extensionale ale legaturii Si-O. Aceasta si structurile spectrale legate de ea sunt bine evidentiate de spectrul de transmisie, si ele apar atat in silicati (fig. 13), cat si in nonsilicati (fig. 14) deoarece mare parte din minerale au legaturi chimice cu energii de vibratie in regiunea infrarosu termal, si emisia este posterioara la o energie ce coincide cu fiecare vibratie a legaturii. Cea mai importanta trasatura in spectrul familiei silicatilor (fig. 13) este aceea ca minimul principal de absorbtie se deplaseaza in acord cu tipul structurii silicatice implicate.

La fel se intampla si cu varful minimului de absorbtie de la marginea lungimilor de unda scurte. O explicatie partiala a acestui lucru este aceea ca in silicatii cu diferite structuri tetraedrul SiO₄ imparte oxigenul in diferite moduri. Avantajul pentru geologi este ca deplasarea varfului de la lungimi de unda mici si a principalului minim catre lungimi de unda mai mari corespunde cu tranzitia de la minerale felsice catre cele mafice.

Fig. 14 Spectrele unor non-silicati in partile infrarosu mediu si termal ale spectrului electro-magnetic ce prezinta modele complet diferite de trasaturi de absorbtie fata de silicati. Ele sunt, de asemenea, si foarte diferite unele de altele sugerand marele potential al teledetectiei in deosebirea litologica a radiatiei termale emise. Spectrele sunt decalate pentru claritate.

In aceasta regiune a spectrului, tranzitiile vibrationale in nonsilicati produc trasaturi spectrale diferite de cele ale silicatilor (fig. 14). Cele mai importante sunt acelea asociate carbonatilor si oxizilor de fier care sunt atat de distincte incat cantitati mici de acesti nonsilicati in roci dominant silicatice altereaza drastic spectrul. Intr-adevar, calcarele si rocile ce contin fier se pot distinge usor unele de altele, ca si fata de rocile silicatice, in aceasta parte a spectrului.

Energia totala emisa de roci in regiunea infrarosu termal este legata de temperatura lor. Presupunand legea lui Stefan-Boltzman este posibil sa calculam temperatura radianta a suprafetei din emitanta totala radiata. Temperatura unei roci este data de contributia a doua surse de energie: caldura interna a Pamantului si energia solara absorbita in timpul zilei. In timpul unui ciclu de 24 ore temperatura suprafetei variaza, incalzindu-se catre un maxim in cea mai calduroasa parte a zilei si racindu-se prin radiere catre un minim chiar inaintea zorilor (fig. 15). Extremele si rata acestei variatii depinde de absorbtia materialului, transmitanta si capacitate termica. Aceste variabile pot fi exprimate empiric prin inertia termica; o masura a raspunsului materialului la schimbarile de temperatura, raspuns ce este dependent de timp. O roca cu inertie termica mare seincalzeste si se raceste lent, prezentand astfel un interval ingust de variatie a temperaturii diurne. Cele cu inertie termica scazuta prezinta fluctuatii mari ale temperaturii intr-un ciclu de 24 de ore.

La 300K suprafata Pamantului emite radiatii in regiunea lungimilor de unda a microundelor ca si in infrarosu, desi intensitatea scade pe masura cresterii lungimii de unda. Atmosfera absoarbe mare parte din energia din intervalul 14mm - 1mm. Totusi, in regiunea microundelor, pentru care atmosfera este transparenta, intensitatile sunt inca destul de mari pentru a putea fi masurate de sistemele de teledetectie pasive. Un semnal detectat deasupra suprafetei va include componente emise de suprafata, emise de atmosfera si transmise de sub suprafata. Aceasta ultima componenta este posibila deoarece rocile si solurile au transmitante mai mari la aceste lungimi de unda decat au in partea vizibila si infrarosie a spectrului. Deci teledetectia pasiva de microunde este capabila sa ofere informatii despre materialele ingropate ca si despre cele de suprafata.

Fig. 15 Materialele cu inertie termica mare, cum sunt metalele, prezinta un interval mic de variatie a temperaturii diurne deoarece ele se incalzesc si se racesc incet. Acele materiale ce au inertie termica scazuta, cum sunt solurile, se incalzesc si se racesc rapid, astfel ca ele ating un maxim de tempera-tura in timpul zilei si un minim in timpul noptii.

Spectrele rocilor sunt compuse din acelea ale mineralelor constituiente. Functie de structura si compozitia acestor minerale ele pot fi detectate daca sunt suficient de abundente si trasaturile lor spectrale sunt suficient de puternice.

Spectrele rocilor ilustreaza faptul ca trasaturile ce se datoresc componentilor minerali sunt deplasati ca lungime de unda sau sunt degradate prin amestecul cu alti componenti ce formeaza roca. Trebuie avuta grija in interpretarea spectrelor rocilor, in special cand diferitii compusi produc trasaturi in aceleasi regiuni; trebuie de asemenea avuta grija in extrapolarea informatiei obtinute din spectrele inregistrate de la suprafetele rocilor cu compozitie foarte diversa. Spectrele pot oferi doar informatii legate de compozitia stratului de suprafata, care pentru energia din vizibil si infrarosu apropiat are o grosime de ordinul milimetrilor.

Deoarece amestecul de minerale ce formeaza rocile nu face nimic pentru a altera forma spectrului real al fiecarui constituient mineral (cu exceptia granitelor granulelor minerale in care reteaua cristalina poate fi deformata), spectrul rocii este intrucatva o combinatie a spectrelor reale ale constituientilor sai. Totusi, intensitatea trasaturilor minerale ce apar in spectrul rocii reflecta nu doar concentratia in acel mineral, ci si accesibilitatea radiatiei. Spre exemplu, mineralul de interes inclus in componente minerale transparente va oferi trasaturi mai intense in spectrul rocii decat daca el ar fi inconjurat de componenti opaci. In consecinta, interpretarea spectrelor rocilor pentru scopuri analitice trebuie realizata cu mare grija. In situatiile teledetectiei, eterogenitatea conditiilor compozitionale si fizice din unitatea de arie minima introduce probleme severe in interpretare.

In intervalul 8-14mm spectrele de emisie ale mineralelor silicatice contin un minim larg de absorbtie si trasaturi asociate datorate extensiei legaturii Si-O. Pozitia acestui minim si forma umerilor sau sunt controlate de coordonarea siliciului cu oxigenul. Pe masura ce proportia de siliciu din silicati creste, trasatura de absorbtie se muta catre lungimi de unda mai mici. Deoarece clasificarea silicatilor se face functie de coordonarea Si-O, aceasta deplasare este un potential mod de discriminare a silicatilor prin intermediul teledetectiei. Trasaturi similare caracterizeaza carbonatii (extensia legaturii C-O), mineralele cu fier (Fe-O), Mineralele argiloase (Si-O-Si, Si-O, Al-OH) si diverse alte grupe de minerale. Bogatia de trasaturi spectrale diverse si controlate compozitional din partea infrarosie termala a spectrului sugereaza o aplicare cu succes a analizei multispectrale pe intervalul 8-14mm.

Aceasta este regiunea cea mai probabila sa ofere un mijloc de discernere directa intre tipurile de roci, deoarece cele mai proeminente trasaturi sunt legate direct de mineralele formatoare de roci si mai putin de componentii minori cum sunt limonitul si mineralele argiloase. Figura 16 prezinta spectrele pentru un interval larg de roci magmatice si sedimentare.

Fig. 16 Aceste spectre de transmisie in infrarosu termal ale unor roci magmatice si sedimentare depind de compozitia minerala a fiecarei roci (fig. 13 si fig. 14). Liniile verticale indica benzile spectrale detectate de TIMS (Thermal Infrared Multispectral Scaner). Curbele sunt decalate pentru a li se putea observa forma (Kahle si Rowan, 1980)

In ciuda puternicei atractii exercitate de datele termale multispectrale, dificultatile in separarea benzilor inguste in regiunea emisiva nu au permis decat doua dispozitive experimentale de obtinere a imaginilor - TIMS si Geoscan. Ambele opereaza doar aeropurtat.

Un dispozitiv satelitar multspectral este ASTER care se afla la bordul satelitului TERRA lansat in decembrie 1999 si care incorporeaza 14 benzi spectrale inguste (tabelul 2).

Tabelul 2 Benzile spectrale acoperite de 5 sisteme spatiale de teledetectie utile in geologie

Teoretic, alegand o combinatie propice de benzi pe baza spectrelor de laborator si a unor rapoarte de benzi bine alese, ar trebui sa putem pune in evidenta efectele diverselor minerale. In practica, radianta emisa de suprafata este dominata de temperatura si deci de topografie, albedo si inertia termica. Exista un inalt grad de corelatie intre benzile termale. Imaginile color compozite ale benzilor brute sau ale rapoartelor de benzi, chiar si cu imbunatatirea contrastului, sunt foarte slabe. Cea mai buna abordare este utilizarea filtrarii de decorelatiei. Aceasta exploateaza spatiul color si produce imagini in care culorile pot fi legate de spectrele de laborator si interpretate in termeni de diferite tipuri de roci.

Fig. 17 Scaderea continutului in silice din rocile magmatice (si din cateva roci metamorfice cu aceeasi compozitie) are ca rezultat deplasare progresiva a trasaturii extensive de absorbtie a legaturii Si-O catre lungimi de unda mai mari in spectrul de emisie termala. Pozitia canalelor TIMS sugereaza faptul ca studiile in domeniul termal pot fi un mijloc foarte putenic de cartare geologica in terenuri cristaline. Spectrele sunt decalate pe verticala pentru a le putea fi obsevata mai bine forma (Vickers si Lyon, 1967)

Lucrarile experimentale pe un numar de zone test au pus in evidenta rezultate interesante, unele dintre ele sunt prezentate in fig. 18 si 19. Se pare ca exista doua roluri majore ale acestei abordari. Primul este legata de rocile magmatice care bineinteles contin diverse minerale silicatice. Figura 17 prezinta deplasarea progresiva a trasaturii extensiei legaturii Si-O in spectrele rocilor catre lungimi de unda mai mari pe masura ce continutul general in silice descreste. Figura 22 prezinta cat de puternica este aceasta abordare. Daca rocile ultrabazice sunt prezente in zona sunt posibile si rezultate mai bune. Cealalta abordare se concentreaza pe diferentele in spectrele cuartului, mineralelor argiloase si carbonatilor si efectele lor asupra signaturilor rocilor sedimentare. Figura 22 ofera un exemplu de discriminare a rocilor sedimentare prin utilizarea acestei metode.

Interactiunea radiatiei electromagnetice cu vegetatia

Functie de climat si de solurile care pot proveni direct din rocile subiacente (bedrock) sau au fost transportate, vegetatia poate prezenta variatii legate de geologie. Plantele utilizeaza energia solara pentru a converti apa si dioxidul de carbon in carbohidrati si oxigen in procesul de fotosinteza. Modul in care fac acest lucru are o mare influenta in interactiunea lor cu radiatia. Fiind organisme vii metabolismul lor este puternic dependent de sistemele vasculare pe baza de apa si de structurile celulare. Abundenta apei in structura lor de aceea controleaza si aceasta interactiune cu radiatia.

Catalizatorul pentru fotosinteza este pigmentul clorofila, o proteina complexa ce contine fier. Clorofila absoarbe radiatia solara pentru a creste nivelele energetice ale electronilor si astfel de    a duce la pomparea de protoni de-a lungul membranelor celulare, baza metabolismului lor. Acest lucru se realizeaza prin absorbtia benzilor din apropiere de 0,45mm si 0,68mm - in partile albastra si rosie a spectrului vizibil (fig. 20).

Fig. 20 Curba tipica a reflectantei spectrale a unei frunze ce arata efectul puternic al absorbtiei date de clorofila in partea vizibila a spectrului, eficienta reflexiei in infrarosu apropiat datorata celulelor frunzei si trasaturile    de absorbtie distincte ale apei continute in structura sa. Pentru comparatie este desenat un spectru tipic pentru apa si sol.

Acesta este motivul pentru care mare parte din frunzele sanatoase apar verzi. In afara de trasaturile sale de absorbtie, clorofila poate fi facuta sa emita lumina, prin fenomenul de fluorescenta, in doua benzi inguste de langa 0,69mm si 0,74mm daca este iluminata cu un fascicul puternic de lumina laser. Aceasta este baza unor tehnici speciale laser de teledetectie utilizate pentru determinarea continutului de clorofila al frunzelor sau planctonului. Clorofila, totusi, este instabila peste 70 C. Pentru a o proteja de variatiile termice plantele au dezvoltat mijloace de a echilibra energia prin reflexia puternica a radiatiei infrarosu apropiate, partial prin invelisul lucios al frunzelor, dar in special de catre celulele interne. Structura celulelor plantei este astfel constituita incat pana la 50% din radiatia incidenta din domeniul infrarosu apropiat este reflectata intern pentru a reiesi la suprafata. Ceea ce ramane este transmisa direct prin frunze. Apa din celule absoarbe o parte din energie in zonele sale caracteristice din jurul a 1,4mm si 1,9mm (fig. 20), absorbanta depinzand de proportia de apa. Peste 2mm frunzele absorb radiatia infrarosu apropiat.

Diferitele structuri celulare, proportia de clorofila si alti pigmenti, continutul de apa si morfologia suprafetei diferitelor plante au un efect marker asupra proprietatilor lor spectrale in spectrul vizibil si infrarosu apropiat (VNIR). Reflectanta spectrala a vegentatiei creste foarte abrupt pe masura ce lungimea de unda creste peste ~0,7mm si 0,75mm. Aceasta schimbare abrupta in reflectanta spectrala este uneori cunoscuta ca marginea rosie. Figura 21 ilustreaza acest efect pentru diferite tipuri de vegetatie. Este clar ca nu doar inaltimea platoului din VNIR depinde de specia plantei, dar si pozitia exacta a acestei margini rosii poate varia functie de planta. Acesti doi factori pot si ei fluctua in    cazul in care plantele sunt sub stress, ca rezultat al privarii de apa sau nutrienti, sau atunci cand sunt intoxicate (otravite) de un exces de elemente urma toxice cum este cromul. Mai mult, plantele sunt ansambluri de frunze, spatii, ramurele si uneori ramuri, cu diferite forme si marimi ale frunzelor etc. Toate interactiunile individuale in astfel de structuri complexe pot interfera si in continuare pot largi intervalul de raspuns. Acest lucru faciliteaza discriminarea intre specii si intre membrii sanatosi sau bolnavi ai aceleiasi specii.

Fig. 21 Toate atributele diferite ale continutului in clorofila, ale formei frunzelor, a ariei si numarului, impreuna cu structura generala a plantei contribuie la proprietatile de reflectanta spectrala ale speciilor de plante. Cu toate ca toate cele patru plante prezinta proprietati similare in spectrul vizibil, ele se diferentiaza net prin reflectanta in infrarosu apropiat.

Deoarece plantele au cicluri de viata cu durata diferita, proprietatile lor spectrale nu sunt fixe. Pe masura ce frunzele cazatoare se maturizeaza inainte de a cadea, continutul lor in clorofila scade indepartand absorbtia puternica in zona rosie (fig. 22). In consecinta acestea isi schimba culoarea de la verde, prin galben la rosu. Pe masura ce celulele se contracta si se usuca ele devin mai putin eficiente in reflectarea VNIR. Cand frunzele cad, progresiv mai putina planta intercepteaza radiatie solara si reflectanta devine dominata de sol si covorul de frunze de dedesubt. Atunci cand apar noi frunze reflectanta in infrarosu apropiat este bine dezvoltata, dublata de o reflectanta de galben puternica. Pe masura ce creste continutul de clorofila se dezvolta benzile de absorbtie in albastru si rosu, pana cand reflectanta vizibila atinge un minim in sezonul de maxima dezvoltare. Coniferele nu-si leapada frunzele si totdeauna afiseaza continuturi mari de clorofila. Deoarece frunzele lor sunt mici, este interceptata mai putina radiatie solara si astfel reflectanta intregii plante este scazuta comparativ cu cea a copacilor cu frunze cazatoare.

Fig.22 Spectrele de la 1 la 5 arata stadiile progresive de schimbare a culorii frunzelor de fag inainte de caderea frunzelor toamna, de la verde inchis (1) pana la verde-galbui deschis (2), rosu-oranj (3), brun (4) si frunze moarte uscate (5).

Raspunsul vegetatiei in regiunea infrarosu termal este complex. Mare parte din energia absorbita la lungimi de unda mici este reemisa pentru a mentine balanta energetica. Temperatura radianta a unei plante poate fi de pana la 10 - 15 C peste temperatura aerului noaptea si pana la 5 C sub in timpul zilei. Plantele, de asemenea, isi controleaza temperatura prin transpiratie - exteriorizarea umiditatii din pori pe frunze, si de aici o pierdere de caldura latenta in vapori de apa. Multi factori joaca un rol in determinarea ratei transpiratiei: temperatura actuala, umiditatea, alimentarea cu apa a radacinilor (care controleaza deschiderea si inchiderea porilor). Utilizarea radiatiei infrarosu termal emise de aceea poate oferi o cheie pentru multe din aceste procese.

4. Interactiunea radiatiei electromagnetice cu apa

Corpurile de apa au un raspuns diferit la radiatie decat cea a legaturii apei legate din moleculele minerale. Ele nu prezinta benzile discrete ale tranzitiilor de vibratie atat de caracteristice apei moleculare. In loc de acestea, curbele de raspuns spectral arata trasaturi largi (fig. 20). In intervalul vizibil interactiunea depinde de o varietate de factori. Doar considerand proprietatile de reflectanta, cantitatea de lumina vizibila reflectata de o suprafata de apa depinde de unghiul de iluminare si de prezenta si natura valurilor; apa neteda poate prezenta 'scanteieri' pe cand apa cu valuri o face mai rar. In general mai putin de 5% din radiatia vizibila incidenta este reflectata de apa.

Apa are o mare transmitanta pentru lungimile de unda vizibile, dar ea creste pe masura ce scade lungimea de unda. Ca rezultat, doar lumina albastra penetreaza peste o anumita adancime, lungimile de unda mai mari fiind absorbite la nivele mai scazute (adancimi mai mici). De aceea in apa clara este posibil sa estimam adancimea din intensitatea radiatiei vizibile reflectate de fund, in special cea a luminii albastre (fig23). pentru adancimi mai mari de 40m totusi, toata radiatia vizibila este absorbita si corpurile de apa apar intunecate.

Fig. 23 Apa Marii Rosii din zona Mersa Fatma (Eritrea) pemite penetrarea luminii verzi pana la adancimi de 20-30 m. In imaginea (a), o imagine Landsat TM fals-color, nuantele de albastru ale apelor din apropierea tarmului sunt rezultatul reflexiei recifilor de coral si a nisipului din apa putin adanca. Imaginea (b) prezinta benzi colorate asociate unor intervale inguste ale reflectantei in albastru pentru a realiza o reprezentare a variatiilor de batimetrie. Tonurile de verde se afla deasupra nivelului marii, rosu este zona apelor celor mai putin adancii, iar in continuare trecerea catre albastru inchis si magenta este data de tranzitia catre ape din ce in ce mai adanci.

Exista de asemenea o anumita cantitate de dispersie a luminii in apa care este responsabila de culoarea albastra a apei clare cand este prea adanca pentru a i se vedea fundul. Exista doi factori care contribuie la acest efect: dispersia Rayleigh asigura dispersia mai aceentuata a lungimilor de unda mai mici fata de cele mai mari, si descresterea in transmitanta luminii cu cresterea lungimilor de unda ceea ce face ca lumina albastra dispersata sa nu poata fi absorbita inainte de a scapa la suprafata.

Sedimentele in suspensie, planctonul si vopselele naturale cum sunt taninurile din turbarii, toate cresc reflectanta luminii vizibile de catre apa. De aceea este posibil sa estimam cantitatea de material in suspensie din apa din datele de teledetectie.

In regiunea infrarosu apropiat apa se comporta ca un corp negru perfect si absoarbe teoretic toata energia incidenta. Este singurul material din natura cu aceasta proprietate si astfel corpurile de apa pot fi decelate usor de alte trasaturi de suprafata in aceasta parte a spectrului de radiatii, chiar daca au o adancime mica sau contin mult material in suspensie. Fiind aproximativ un bun corp negru, apa este aproape un emitator perfect de radiatie infrarosie, ca si un bun absorbant (fig. 24). Aceasta inseamna ca masuratorile radiatiei infrarosii emise in regiunea 8mm - 14 mm pot fi utilizate pentru calcularea foarte precisa a temperaturii la suprafata corpurilor de apa.

O combinatie a proprietatilor apei in mare si a celor ale apei moleculare controleaza interactiunea energiei radiate cu apa din spatiile poroase ale rocilor si solurilor. Apa din pori creste absorbanta rocii si solului si astfel scade reflectanta. Solurile si    rocile umede de aceea apar mai intunecate decat in stare uscata. In regiunea infrarosie solurile si rocile umede afiseaza in mod mut scaderi ale reflectantei produse de tranzitiile vibrationale ce sunt distincte pentru mineralele cu continut de apa moleculara si pentru vegetatie (fig. 9 si fig. 20). In regiunea infrarosu termal raspunsul solurilor si rocilor umede este complicata de diversi factori de mediu cum ar fi umiditatea si racirea data de vant, in mod analog cu efectul transpiratiei la plante.

Fig. 24 Masuratori experimentale ale emisiei spectrale radiante a apei releva faptul ca aceasta se manifesta ca un corp negru aproape perfect. Acest lucru inseamna ca masuratorile energiei emise in regiunea infrarosu mediu de catre apa ar trebuisa dea temperatura reala a suprafetei. In practica, totusi, exista complicatii datorate efectelor de racire sau incalzire a aerului din filmul de la suprafata, astfel ca nu este posibila masurarea decat a unei temperaturi relative.

Zapada proaspata este una dintre suprafetele naturale reflective la lungimi de unda vizibile, dar in regiunea infrarosu apropiat reflectanta sa scade cu prezenta unor trasaturi de vibratie largi ale H₂O (fig. 25b). Pe masura ce zapada imbatraneste, ea recristalizeaza, formand cristale largi, si efectul acestora este reducerea reflectantei, in special in regiunea infrarosie. Gheata (fig. 25a) are un raspuns similar, cu exceptia faptului ca reflectanta sa in vizibil este sub 70%, dar daca contine impuritati (ca in multi ghetari) reflectanta poate fi sub 20%.

Gheata naturala de obicei are ceva zapada pe suprafata sa si/sau suprafata este rugoasa si interiorul sau contine limite intre granule si bule de aer. Prezenta acestor centrii de dispersie duce la o puternica dispersie difuza, in special in VNIR. Pe masura ce creste lungimea de unda peste scara acestor centrii, dispersia de volum predominanta este inlocuita de dispersia de suprafata, comportamentul spectral se schimba de la puternic difuz in VNIR/SWIR la puternic rasfrangator in infrarosu termal.

Fig. 25 Curbe spectrale pentru (a) gheata; (b) zapada

Zapada proaspata, fina si frostul ar trebui sa fie lambertiene la toate lungimile de unda, asa cum gheata curata si neteda ar trebui sa fie rasfrangatoare la toate lungimile de unda. Zapada veche, sfaramata ar trebui sa fie predominant Lambertiana in VNIR/SWIR si predominant rasfrangatoare in infrarosu termal.

Schimbari cum ar fi cele din raspunsul spectral al zapezii si ghetii pot fi usor de observat de catre teledetectie si sunt utile in studii hidrologice ca si in glaciologie. In particular, gheata foarte veche si curata este in general albastra la culoare.

BIBLIOGRAFIE

Adams J.B. (1965) - Imaging spectroscopy: Interpretations based on spectral mixture analysis, Ch.7 in Remote Geochemical Analysis: Elemental and Mineralogical Composition, C. Pieters and P. Englert ed., Cambridge UP,

Colwel R.N. ed. (1960) - Manual of Photogrammetric Interpretation. American Society of Photogrammetry. Falls Church, Virginia

Colwell R.N. ed. (1983) - Manual of Remote Sensing (2 vol), 2^nd ed. American Society of Photogrammetry. Falls Church, Virginia

Drury S. (2001) - Image Interpretation in Geology. Allen & Unwin, Boston, 243p.

Goetz A.F.H., Rock B.N. & Rowan L.C. (1983) - Remote Sensing for exploration: an overview. Economic Geology 78, 573-590.

Goetz A.F.H. & Rowan L.C. (1981) - Geological Remote Sensing. Science 221, 781-791.

Grun-Grzhimailo et al. (1962) - Absorption spectra of iron-colored beryls at temperatures from 290 to 1.7^oK. Opt. Spectroseofy Engl Transl 13,72.

Gupta R.P. (1991) - Remote Sensing Geology. Springer-Verlag, Berlin.

Hunt G.R. (1977) - Spectral signatures of particulate minerals in the visible and near-infrared. geophysics 42, 501-513

Hunt G.R. (1979) - Near-infrared (1.3 - 2.4 micrometers) spectra of alteration minerals: potential use in remote sensing. Geophysics 44, 1974 - 1986

Hunt G.R. (1980) Electromagnetic radiation: the communication link in remote sensing. In: Remote Sensing in Geology (eds. B.S. Siegal & A.R. Gillespie), pp 91-115, Wiley, New York.

Hunt G.R. & Salisbury J.W. (1970) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: I silicate minerals. Modern Geology, 1, 283 - 300

Hunt G.R. & Salisbury J.W. (1970) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: III oxides and hydroxides. Modern Geology, 2, 195 - 205

Hunt G.R. & Salisbury J.W. (1971) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: II carbonates. Modern Geology, 2, 23 - 30.

Hunt G.R. & Salisbury J.W. (1971) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: IV. Sulphides and Sulphates., Modern Geology, v.3, pp. 1-14

Hunt G.R. & Salisbury J.W., Lenhoff C.J. (1972) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: V. Halides, Phosphates, Arsenates, Vanadates and Borates., Modern Geology, v.3, pp 121-132

Hunt G.R. & Salisbury J.W., Lenhoff C.J. (1972) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: VI. Additional Silicates., Modern Geology, v.4, pp. 85-106

Hunt G.R. & Salisbury J.W., Lenhoff C.J. (1973) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: VII. Acidic Igneous Rocks., Modern Geology, v.4, pp. 217-224

Hunt G.R. & Salisbury J.W., Lenhoff C.J. (1974) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: VIII. Intermediate Igneous Rocks., Modern Geology, v.4, pp. 237-244

Hunt G.R. & Salisbury J.W., Lenhoff C.J. (1974) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: IX. Basic and Ultrabasic Igneous Rocks., Modern Geology, v.5, pp. 15-22

Hunt G.R. & Salisbury J.W. (1975) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: X. Stony Meteorites., Modern Geology, vol. 5 pp. 115-128

Hunt G.R. & Salisbury J.W. (1976) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: XI. Sedimentary Rocks., Modern Geology, vol. 5 pp. 211-217

Hunt G.R. & Salisbury J.W. (1976) - Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: XII. Metamorphic Rocks., Modern Geology, vol. 5 pp. 219-228

Kahle si Rowan (1980) - Evaluation of multispectral middle infrared aircraft images for lithologic mapping in the East Tintic Mountains, Utah, Jet Propul. Lab., Pasadena, Calif., United States U. S. Geol. Survey, United States Geology; May 1980; v. 8; no. 5; p. 234-239

Lyon R.P.J (1962) - Minerals in the infrared - a critical bibliography., Pato Alto, Cal., Pub. Of Stanford Res. Inst.

McClure (1959) - Optical spectra of transition metal ions in corundum. J Chem Phys 36:2757-2779

Milton N.M. (1983) - Use of reflectance spectra of native plant species for interpreting multispectral scanner data in the East Mintic Mountains, Utah. Economic Geology, 78, 761 - 769.

Milton N.M., Ager C.M., Collins W. & Chang S.H. (1989) - Arsenic- and selenium- induced changes in spectral reflectance and morphology of soybean plants. Remote Sensing of Environment, 30, 263 - 269.

Poole si Itzel (1963) - Optical reflection spectra of chromia-alumina. J Chem Phys 39(12):3445

Salisbury J.W., Walter L.S., Vergo N. (1987) - Midinfrared (2.1-2.5mm) Spectra of Minerals, Open-File Report, 87-263, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia

Salisbury J.W., Walter L.S., D'Aria D. (1988) - Midinfrared (2.5-15mm) Spectra of Igneous Rocks, Open-File Report, 88-686, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia

Tandon si Gupta (1970) - Scatterograms Behavior For AVHRR Vegetation Indices Images Over Crop Growth Cycle. International Journal of Remote Sensing, Vol. 14, No. 1, Pp. 75-9

Vajdea V., Popescu I., Nitica C., Vijdea Anca-Marina, Gancz Vl., Ghiran M., Radulescu D. (1991) - Using remote sensing, geologic and geophysical data for predicting areas favourable for accumulations of hydrothermal mineralisations in the Neogene volcanic area of    Gurghiu-Harghita mountains, Romania., Draft Report of the UN/DSE seminar on Receiving

Vijdea Anca-Marina, Vajdea V., Ghiran M. ( 1991) - Determining the spectral signatures of igneous rocks from the Neogene volcanic area of East Carpathians Mts. Al XVI-lea Simpozion de Fizica Pamantului si Geofizica Aplicata, decembrie 1991, Bucuresti.

Vickers si Lyon (1967) - Infrared sensing from spacecraft - A geological interpretation (IR spectral techniques for satellite geodetic surveying, discussing spectral matching techniques for discriminating between different types of rocks). THERMOPHYSICS OF SPACECRAFT AND PLANETARY BODIES- RADIATION PROPERTIES OF SOLIDS AND THE ELECTROMAGNETIC RADIATION ENVIRONMENT IN SPACE. EDITED BY G. B. HELLER ; United States;

Wood si Nassau (1968) - The characterization of beryl and emerald by visible and infrared absorption spectroscopy. Am. Mineral. 53, 777-800

***** (1996) - ERDAS Imagine Field Guide, 3^rd ed. ERDAS Inc. Atlanta, GA

***** NASA (1976) - Landsat Data Users handbook. GSFC Document 76SDS-4258, NASA Goddard Space Flight Center.

(2002) - ASTER User Handbook, Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer. JPL, California Institute of Technology, Pasadena, 93p.