Catena & Thermography
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"Treethermography® dal 1984"

La radiazione infrarossa e' una delle radiazioni elettromagnetiche che raggiungono la superficie terrestre e che gli scienziati raggruppano nello Spettro Elettromagnetico (fig. 1), ordinate in base alle loro lunghezze d'onda crescenti.


Subito oltre il rosso e fino alle onde radio e' il dominio dell'infrarosso, che viene arbitrariamente suddiviso in vari modi. Una suddivisione e' visibile in fig. 1 (Near IR, Mid IR, etc.), un'altra e' tra infrarosso "fotografico" (striscia rosa in fig. 1) ed infrarosso "termico" (le strisce rosse in fig. 1 individuano l'intervallo usato nelle apparecchiature SW e LW) in quanto la radiazione nei due intervalli e' evidenziabile rispettivamente con speciali pellicole fotografiche (da circa 0,75 a circa 1 µm) o con speciali apparecchiature, gli scanner termici e le telecamere IR (da circa 2,5 µm in su). In realta' la vera suddivisione e' tra infrarosso "riflesso" (da circa 0,75 µm a circa 2,5 µm - la radiazione proviene da una sorgente esterna ai corpi esaminati, quale il sole o speciali lampade) e infrarosso "emesso" (da circa 2,5 µm in poi - la radiazione proviene direttamente dai corpi esaminati a causa del loro contenuto termico). In questo modo e' possibile visualizzare una radiazione invisibile per l'uomo, come tutte le altre al di fuori della radiazione "visibile" (striscia arcobaleno in fig. 1).
A causa dei gas e delle sostanze presenti nell'atmosfera terrestre non tutte le lunghezze d'onda della radiazione infrarossa sono utilizzabili per le apparecchiature IR ma solo quelle per le quali l'atmosfera e' trasparente (finestre atmosferiche di trasmittanza).
Le misure di temperatura eseguite con le termocamere sono basate sul fatto che tutti i corpi, a causa del loro contenuto termico, emettono con continuita' energia sotto forma di radiazione elettromagnetica in funzione della loro temperatura superficiale: le termocamere ne rilevano la frazione infrarossa. Il flusso di energia dipende anche dalla emissivita' della superficie e dall'intervallo di lunghezza d'onda delle radiazioni emesse.
E' qui opportuno introdurre, sommariamente, alcune leggi che regolano il fenomeno: per una trattazione completa si rimanda a testi specifici.
La legge di Kirchhoff definisce emettitore ideale (corpo nero) "il corpo capace di assorbire radiazioni di qualsiasi lunghezza d'onda e di riemetterle": per esso vale la legge di Planck la quale dice che l'intensita' della radiazione emessa e'



dove
W(lambda)  e' l'emittanza spettrale radiante entro l'intervallo spettrale di 1 µm, alla lunghezza d'onda (lambda)
C1 e C2 sono, rispettivamente, la Prima e la Seconda Costante di radiazione
lambda e' la lunghezza d'onda, in µm
T e' la temperatura assoluta, in Kelvin.
Se si integra questa espressione per tutto il campo di lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico si ottiene la legge di Stefan-Boltzmann che dice che l'energia totale radiante del corpo nero dipende dalla quarta potenza della temperatura assoluta



dove
sigma e' la costante di Stefan-Boltzmann,
T e' la temperatura assoluta.
Nella realta' pero' non esistono corpi neri ma solo corpi grigi che si discostano in maniera piu' o meno notevole dal comportamento ideale: di questo fatto si tiene conto inserendo nella formula di Stefan-Boltzmann la grandezza emissivita', , che e' un indice di quanto il corpo reale si scosta dal comportamento ideale; la legge diventa con ovvia simbologia




L'emissivita' epsilon e' definita come il rapporto tra la potenza radiante di un oggetto e quella del corpo nero alle stesse temperature e lunghezze d'onda, pertanto il suo valore puo' essere al massimo 1. Per poter quindi misurare la temperatura superficiale di un oggetto occorre conoscere la sua emissivita'. Esistono numerosissime tabelle che riportano i valori delle emissivita' di un gran numero di oggetti, misurate a differenti temperature e lunghezze d'onda. Esaminandole si rileva che tali valori non dipendono solo dalla natura dell'oggetto ma anche dallo stato della sua superficie (liscia, corrugata, ossidata, lucida, ecc.).
Per l'emissivita' degli alberi, in genere, si considera un valore di 0,98: in realta', poiche' per evidenziare danni interni non occorre conoscere i valori della temperatura superficiale ma solo le eventuali differenze di temperatura alla loro superficie, usare 0,98 o 1 per l'emissivita' non comporta differenze pratiche. Si tenga presente, a tale proposito, che la prima apparecchiature usata nelle indagini per l'evidenziazione di cavita' e danni interni negli alberi non era proprio in grado di misurare il valore della temperatura in un qualsiasi punto dell'immagine termica che produceva ma ne mostrava soltanto la distribuzione sulla superficie dell'oggetto in esame. Il poter non usare l'emissivita' dei vari tipi di corteccia, poi, costituisce una notevole semplificazione operativa: certamente quelle di un cedro o di un quercia sono ben diverse da quelle di un alloro, di un pino o di una palma.
Infine, se si differenzia la legge di Planck rispetto a lamba e si cerca il valore massimo, si ha la legge di Wien



che ci dice qual e' la lunghezza d'onda alla quale un oggetto alla temperatura T emette il massimo dell'emittanza spettrale radiante. Se in questa legge sostituiamo a T il valore della temperatura ambiente (25 °C), espresso in Kelvin (273 + 25 = 298), otteniamo



ossia il massimo dell'emittanza spettrale radiante ricade nel dominio dell'infrarosso ed ecco spiegato il motivo per cui e' importante questa radiazione ai fini dello studio dell'ambiente.

Infrared radiation
La termografia di questo leccio in un parco urbano mostra un danno che proviene dall’apparato radicale ed interessa principalmente la parte destra del tronco

Infrared radiation
In questo tiglio, sito in un’aiuola in cittŕ, si vede il danno che proviene dall’apparato radicale ed interessa soprattutto la parte sinistra del tronco

Infrared radiation
Mosaico di termografie di un maestoso leccio nel parco di una villa: il danno proviene dall’apparato radicale ed interessa soprattutto la parte sinistra del tronco, fin nelle grosse branche. Si notino le vaste zone di tessuto sano e reattivo nella parte destra del tronco e nella branca di sinistra verso l’osservatore

Infrared radiation
Mosaico di termografie di un altro leccio maestoso, nello stesso parco. Il danno proviene dall’apparato radicale ed interessa principalmente la parte mediana del tronco e le branche corrispondenti. Ampie zone di tessuto sano e reattivo sono visibili su tutto il tronco, anche se meno intense che nell’altro leccio. La corteccia alla base del tronco č stata completamente rimossa


Immagine termica di una discarica abusiva di RSU, ripresa all’inizio degli anni ’80 con uno scanner termico


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