| Le spectre électromagnétique |
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...au-delà de l'arc-en-ciel Chaque objet émet de l'énergie électromagnétique à cause de l'agitation des particules chargées qui sont présentes dans toute matière. Cette énergie est émise par les objets, mais elle peut aussi être transmise, absorbée et réfléchie par ces mêmes objets. Le soleil est une des principales sources naturelles d'énergie électromagnétique reçue sur terre, mais il existe aussi de nombreuses sources artificielles comme les lampes électriques, les fours à micro-ondes, les GSM, etc. Le rayonnement électromagnétique est composé d'une multitude d'ondes, chacune caractérisée par sa fréquence (u) ou par sa longueur d'onde (l), les deux étant liés (u= v/l, v étant la vitesse de propagation des ondes dans le milieu considéré). Le spectre électromagnétique du soleil comprend des rayonnements de longueurs d'ondes très courtes, comme les rayons gamma et rayons X, (de l'ordre du 1/100 de micron) ou très longues, comme les ondes radios (jusqu'à des kilomètres). Une petite partie du spectre électromagnétique revêt une importance toute particulière pour nous: celle qui correspond aux longueurs d'ondes de 0.4 µm à 0.7 µm (= lumière visible). Dans cet intervalle de fréquences, chacune des couleurs de l'arc-en-ciel correspond à une longueur d'onde particulière (bleu : ± 0.45 µm, vert ± 0.55 µm, rouge ±0.65 µm). |
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La transmission peut modifier les caractéristiques d'un rayonnement électromagnétique. Par exemple, l'atmosphère terrestre bloque heureusement une partie du rayonnement solaire extrêmement nocive pour l'homme (au niveau notamment de la couche d'ozone). Les propriétés du rayonnement sont parfois partiellement modifiées durant le transfert: les couches superficielles de l'océan absorbent surtout les parties du rayonnement solaire correspondant à la lumière de couleur rouge et verte, ce qui explique la couleur bleutée des fonds sous-marins. A une certaine profondeur, tous les rayonnements visibles sont absorbés par l'eau, et il y fait complètement noir. Lorsqu'un rayonnement atteint un objet, il peut en absorber une partie, et en réfléchir une autre. Dans tous les cas, les caractéristiques du rayonnement électromagnétique seront modifiées. Les végétaux utilisent principalement la partie rouge du spectre solaire pour réaliser la photosynthèse. Le spectre lumineux réfléchi est donc amputé de cette partie rouge, et la lumière réfléchie par les feuilles apparaît verte. Vous pouvez voir ci-contre la représentation graphique de la "signature spectrale" des objets, avec en abscisse les différentes fréquences (ou longueurs d'onde) et en ordonnée l'intensité du rayonnement électromagnétique réfléchi. On remarque que les différents objets n'absorbent pas tous la même partie du rayonnement solaire, et qu'en conséquence, le spectre du rayonnement réfléchi est différent. L'allure du spectre électromagnétique réfléchi par un objet est appelée sa "signature spectrale". La télédétection exploite cette propriété: l' analyse des caractéristiques du spectre électromagnétique réfléchi par les objets (leur signature spectrale) permet dans une certaine mesure de déterminer certaines propriétés des objets. Fondamentalement, la vision humaine utilise le même principe : elle exploite la couleur pour identifier des objets (p. ex. pour choisir la pomme la plus mûre). Les capteurs utilisés en télédétection permettent toutefois d'élargir le champ d'analyse à des parties du spectre électromagnétique allant bien au delà de la lumière visible. Pour analyser tous les détails d'un spectre électromagnétique, on utilise normalement le spectro-radiomètre, qui permet d'analyser l'ensemble des fréquences d'un rayonnement électromagnétique. D'autres appareils, plus simples, n'effectuent que quelques mesures, correspondant à des parties du spectre des fréquences ( = bandes spectrales). Les données fournies par de tels radiomètres multi-spectraux, bien que discrètes (= non continues), permettent également de distinguer différents types de matériaux. Pratiquement, les capteurs utilisés en télédétection couvrent le domaine de l'ultraviolet (<0.3 µm), le domaine visible (de 0.4 µm à 0.7 µm), l'infrarouge proche (0.7 µm à 1.5 µm) et l'infrarouge thermique (jusque 1000 µm ou 1 mm). Ces capteurs se contentent généralement de mesurer et d'analyser le rayonnement réfléchi par les objets éclairés par le soleil ( = "systèmes passifs"). D'autres systèmes de télédétection émettent un rayonnement vers la surface de la terre et en analysent l'écho(= ''systèmes actifs"). Ils opèrent généralement dans le domaine des micro-ondes ou ondes radar avec des longueur d'ondes comprises entre 0.1 cm et 1 m. |