當把太陽(表面溫度約為5900K)輻射和地球(地表溫度為290K)輻射近似看成是黑體輻射時,光譜輻射通量的密度的分佈曲線如圖2-5所示。

由圖可見,太陽輻射最大值在可見光譜段,其峰值波長為0.47μm,而地球輻射則位於熱紅外區。太陽輻射在大氣上界處的垂直入射輻射通量密度稱為太陽常數值,平均太陽常數值是1400W/m2,而透過大氣到達地面的有效輻射通量密度為913W/m2,只佔太陽直接輻射於大氣上界的64.5%。圖2-6給出了大氣上界輻照度,海平面上太陽輻照度的分佈曲線。該圖給出的是平均日地距離上的太陽輻照度分佈曲線。太陽常數值是有年週期變化的,近日點時,太陽常數值達到1438W/m2;遠日點時,太陽常數值達到1345W/m2。由此可見,由日地距離引起的太陽輻射通量密度的年內變化,可達7%。地面或海面在接受太陽輻照度時,還因太陽高度角的變化而變化,太陽高度角大時,穿過的大氣層薄;太陽高度角小時,穿過的大氣層厚。事實上,太陽輻射在地面上的輻照度還因緯度與高度不同而變化。這需要進行專門的太陽輻射測量。圖2-5 太陽和地球表面溫度近似為5900K和290K絕對黑體時光譜輻射通量密度曲線 圖2-6 大氣上界(實線)和海平面(點線)的太陽輻照度分佈曲線 太陽輻射能量絕大部分分佈在0.2μm到3.0μm的範圍內,因此遙感技術常用的波段為0.32-1.1μm,其輻射通量密度佔總輻射通量密度的85%以上。但是隨著對地物光譜的深入研究,發現1.55μm及2.10μm附近,各類岩石有較明顯的區別,因此佔總輻射通量密度8%的1.4-2.5μm波段巳成為極其重要的遙感波段。地球輻射的能量來源主要為太陽的短波輻射和地球內部的熱能,而與地球輻射直接相關聯的則是地表的熱平衡。這種熱平衡一方面因太陽輻射引起地表增溫,熱能從地表向地殼一定深度傳導;另一方面,地球內部的熱能也要透過地殼傳遞到地表上來,兩者在地表下一定深度處達到熱量平衡。在平衡線以上主要受太陽輻射影響,地溫隨地球的自轉與公轉發生日變化與年變化;在平衡線以下的部位主要受地球內部熱能分佈的影響。因此,地球的長波輻射主要是由太陽短波輻射轉化而來。平衡線在地球上各處的深度是不同的。區域性地區,地內熱對流使地表溫度急增,形成地熱異常區,與周圍地表的熱輻射有很大差異,主要受地球內部熱能的變化所控制。利用地熱異常區在熱紅外的波譜特徵,可用熱紅外遙感來研究地熱。海水的溫度變化比大地複雜得多,因為海洋中有大、中、小不同尺度的渦流,還有海流、洋流等對流作用,因此海面的輻射研究更有其特殊的意義。大地的溫度是有變化的,溫度變化時,其輻射的分佈曲線各不相同。由圖2-5可知大地輻射的能量分佈在從近紅外到微波段這一很寬的範圍內(其峰值波長為9.7μm),但大部分能量集中在8-14μm之間。遙感常用波段範圍為8-14μm,這波段的輻射能量佔大地總輻射能量的50%;而3-5μm,僅佔總輻射量的1.0%以下;由於波長14-30微米波段的輻射量佔總輻射量的30%,所以近幾年來對這個波段在正加緊研究用於遙感的可能性。1mm以上的微波波段,雖然所佔能量很有限,但探測器的接收靈敏度高,因此被動式微波遙感也是廣泛使用的一種遙感方式。