fundamentos do sensoriamento remoto e metodologia de aplicação

7/27/2019 Fundamentos do sensoriamento remoto e metodologia de aplicao

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Mauricio Alves Moreira


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Fundamentos doSensoriamento Remoto eMetodologias de Aplica


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Mauricio Alves Moreira

Fundamentos doSensoriamento Remoto eMetodoiogias de Aplica


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"Se teus projetos soo para um ano, semeia 0 groo.Se soo para dez anos, planta uma orvore.Se soo para cem anos, instrui 0 povo.Semeando uma vez 0 groo, colheros uma vez.?lantando uma orvore, colheros dez vezes.Instruindo 0 povo, col heros cem vezes. J

(autor desconhecido)

A minha esposa Tania .As minhas Jilhas PatrIcia, Camila e Mariana.

Aos meus pais.


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Pre/acio

No Brasil, 0 uso de dados coletados por sate lites de recursos naturais teve infcio logoap6s 0 lan


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Nesta terceira e d i ~ a o , procurei observar os assuntos que poderiam ser mais bernexplicados, para dar c o n t i n u a ~ a o as ideias (que sempre tive) de que as tecnicas dosensoriamento remoto e do geoprocessamento podem ser transmitidas aos usuarios, demaneira muito simples, porem de modo objetivo. Introduzi mais urn capitulo de extremaimportEmcia no contexto de aplica


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Sumario

CAP. 1 - R a d i a ~ a o Solar, 15Origem da Radia


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Solos de Maior Ocorrencia no Brasil, 54Latossolos (Latossolos), 55

Latossolo Ferrffico (Latossolos Vermelhos Perferricos) , 56Latossolo Roxo, 56Latossolo Vermelho-Escuro, 56Latossolo Vermelho-Amarelo, 56Latossolo Amarelo, 57Latossolo Variac;ao Una, 57Latossolo Bruno, 58

Terra Roxa Estruturada (Argissolo, Nitrossolol, 58Podz6lico Vermelho-Amarelo (Luvissolo, Alissolo, Argissolo, Nitrossolo) , 58Solos Org2micos (Organossolos), 59Glei Humico e Glei Pouco Humico (Gleissolos), 59

Interac;ao da Radiac;ao Eletromagnetica com os Constituintes do Solo, 61Transic;ao Intra-Atomica, 62Transferencia de Carga ou Transic;6es Interelementos, 63Transic;6es da Banda de Valencia a Banda de Transic;ao, 63Absorc;ao de Origem Molecular, 63

Parametros Que Influenciam a Refled2mcia dos Solos, 64Oxidos de Ferro, 64Materia Organica, 70Rugosidade e Formac;ao de Crosta Superficial, 71Umidade do Solo, 72Distribuic;ao dos Tamanhos de Partfculas, 72

CAP. 4 - Noc;:6es Basicas sobre Vegetac;:ao e Sua Interac;:ao Com a Radiac;:ao Solar, 75Anatomia da Planta, 75

Raiz, 76Caule, 77Folhas,77

Func;6es das Folhas, 78Respirac;ao, 78Transpirac;ao, 79Fotossfntese, 79Interac;ao da Radiac;ao Solar com a Planta, 80

Porc;ao Absorvida da Radiac;ao Solar, 81Utilizac;ao da Energia Solar na Fotossfntese, 82Reac;6es da Luz ou Fotoqufmicas, 82Absorc;ao da Luz pelos Pigmentos, 86Reac;6es Escuras, 90

Porc;ao Refletida da Radiac;ao Solar, 91Regiao do Visfvel, 92Regiao do Infravermelho, 93


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Fatores Envolvidos na Intercepta


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CAP. 9 - Satelites - Conceito, Classifica


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CAP. 12 - Metodologia de Amilise de Dados Coletados por Sensores Suborbitais , 213Metodologia de Interpretac;ao de Fotografias Aereas, 213

Padrao, 215Tonalidade e Cor, 216Forma e Tamanho, 219Textura, 220Sombra, 221

Fotointerpretac;ao Propriamente Dita, 221CaJculo de Area, 222Contagem , 222Pesagem, 223Planimetragem, 223Uso de Computador 223

Interpretac;ao de Dados Videograficos. 224Captura das Cenas de In teresse. 224Mosaico e Georreferenciamento dos Frames , 225

CAP. 13 - C o n s i d e r a ~ 6 e s Gerais sobre Amilise de Imagens Coletadas por SensoresOrbitais , 227Fatores Que Contribuem para 0 Exito na Analise de Imagens de Satelite, 227

Epoca de Obtenc;ao das Imagens de Satelite , 227Tipo de Produto, 230Bandas Espectrais, 234Escala de Trabalho, 235Uso de Imagens Multitemporais, 236Experiencia do F o t o i n h ~ r p r e t e 231

CAP. 14 - n t e r p r e t a ~ a Visual de Imagens Orbitais , 239Analise do Material Colateral, 240Preparo do Material, 241Estabelecimento do Metodo de Interpretac;ao, 242

Metodo Comparativo, 242Chave de Interpretac;ao pelo Metodo Seletivo, 242Chave de Interpretac;ao pelo Metodo Eliminat6rio, 243

Metodo Sistematico, 245Confiabilidade do Mapeamento, 246

Tipos de Amostragem, 248Unidade de Amostragem, 249Tamanho da Amostra, 250Validac;ao da Exatidao do Mapeamento, 250


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CAP. 15 - Processamento de Imagens Digitais, 255Geoprocessamento, 256Caracterlsticas dos SIGs, 258Configura


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Captulo 1Radiao Solar

Desde os primrdios da astronomia , um dos principais focos de estudo das civilizaesfoi o Sol, j que ele era quase sempre tratado como deus, tendo sido, durante milnios , adorado pela humanidade. Entretanto, foi somente nos ltimos 500 anos que o homem comeou aconhec-lo. Hoje , sabe-se que a Terra recebe do Sol algo como a energia de 10 bilhes deItaipus, o que apenas uma nfima parcela da luz e calor emitidos por ele. Qualquer serhumano sabe da importncia do Sol, sem o qual nenhuma forma de vida existiria. A radiaosolar a fonte de energia para todos os processos fsico-qumicos e biolgicos que ocorrem nasuperfcie terrestre.

Para o sensoriamento remoto, a energia solar base de todos os princpios em que se fundamenta essa tecnologia. Ser visto mais adiante que at mesmo os sistemas sensores ativos, isto ,que possuem energias prprias, necessitam da radiao solar para manter suas reservas de energia. Nessa situao, a energia solar contribui com uma parcela considervel, tendo em vista, porexemplo, que um satlite necessita armazenar energia para permanecer em rbita da Terra. Dessaforma, fcil perceber a importncia de se conhecer um pouco mais a respeito dessa radiao,alm daqueles conhecimentos que, tradicionalmente, so utilizados para desencadear uma seqncia de raciocnios sobre o sensoriamento remoto.

Origem da Radiao Solaro Sol considerado um a estrela de quinta grandeza, constituda por uma massa gasosa,

contendo cerca de 71% de hidrognio e 26% de hlio. Sua superfcie aparente denominadafotosfera, cujo dimetro aproximadamente de 1,3914 x 106 km. Possui um a massa em torno de1,99 x 1()35 kg, da qual cerca de 90% se concentra na metade interna do seu raio. A temperaturasuperficial mdia do Sol de 5.770 K; entretanto, por causa da presso exercida por sua massacolossal, a temperatura no seu ncleo de 15 .000 .000 K. Essa altssima temperatura provoca odesencadeamento de reaes nucleares, transformando o hidrognio em hlio, por meio da fusode ncleos de hidrognio em ncleos de hlio com perda de massa , que compensada por emisso de energia. Por ser reao que ocorre no ncleo do tomo de hidrognio, ela denominadaradiao. As radiaes, em geral, so classificadas por letras do alfabeto grego (a, B8 etc.), quepodem ou no ser radioativas. A radiao solar do tipo B.

Para se ter uma idia da quantidade de radiao liberada no processo de fuso nuclear, queocorre na zona radioativa do Sol, a cada segundo 657 milhes de toneladas de hidrognio sotransformadas em 653 milhes de toneladas de hlio, havendo uma diferena de 4 milhes detoneladas de massa de hidrognio que, nesta fuso, convertida em radiao. Esta radiao, ouemisso de partculas B, pode ser um eltron ou um psition (eltron positivo) localizado no ncleodo tomo.


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Da fotosfera (camada mais externa do Sol) saem, em direo ao cosmo, verdadeiras labaredas de gs hlio que chegam a atingir at 400 mil quilmetros de distncia, por causa da sua foragravitacional , essas labaredas voltam novamente superfcie solar. Na Figura 1.1 mostrado umesquema da constituio do Sol.

Ncleo

Cromosfera

Figura 1.1 - Esquema do Solmostrando sua constituio.

As Equaes 1.1, 1.2 e 1.3 descrevem a seqncia das reaes nucleares que resultam nafuso do ncleo de hidrognio em ncleo de hlio .Hl1 + Hl1 ~ H 21 + radiao p (1.1)hidrognio hidrognio deutrioH 21 + H l1 ~ He 32 (1.2)

deutrio hidrognio hlio (instvel)

He 32 + Hl1 ~ He 42 + radiao p (1.3)hlio hidrognio hlio (estvel)

sendo H o smbolo do hidrognio; He, o do hlio; os nmeros subscritos, os nutrons; e os sobrescritos, os prtons.

Natureza da Radiao SolarViu-se, por meio da fuso nuclear (Equaes 1.1 a 1.3), que tomos de hidrognio se trans

formam em tomos de hlio, liberando energia (radiao P) . Se h liberao de energia, estapropaga-se para o cosmo. Como essa energia emitida e como ela se propaga?

Os estudos sobre a natureza da radiao solar, em sua maioria, foram desenvolvidos tendocomo base a radiao visvel, denominada luz . As primeiras aparies conhecidas, sobre a luz ,pertencem aos gregos, entre as quais podem ser citadas as de Lepucio (450 a .c. ) , que pertencia


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escola atomista. Ele considerava que os corpos eram focos que desprendiam imagens, as quaiseram captadas pelos olhos e, destes, passavam alma, que as interpretava. Tambm encontravam-se partidrios da escola de Pitgoras que afirmavam justamente o contrrio: no eram osobjetos os focos emissores e sim os olhos. Para eles, os olhos palpavam os objetos mediante umafora invisvel como tentculo, e ao explorar os objetos determinava suas dimenses e cor. Dentroda mesma escola, Euclides (300 a.c.) introduziu o conceito de raio de luz emitido pelo olho que sepropagava em linha reta at alcanar o objeto.

Uma das mais fascinantes discusses da Fsica nos sculos XVII a XIX, foi, sem dvida, oda natureza da radiao. Dessa discusso surgiram duas teorias: a de que a luz formada porpartculas, conhecida como Teoria corpuscular da luz e a de que a luz uma onda, denominadaTeoria ondulatria (HALLIDAY e RESNICK; 1968; PARADA e CHIQUETTO, 1980).

Modelo corpuscularConhecido como teoria corpuscular, foi o modelo criado para explicar o comportamento da

luz. Essa teoria teve grandes adeptos , dentre eles Ren Descartes.Descartes foi o primeiro defensor da teoria corpuscular, em que afirmava que a luz se com

portava como um projtil que se propagava a uma velocidade infinita . No entanto, sem especificarnada sobre su a natureza, explicou claramente o fenmeno de reflexo, por meio do qual, porexemplo, uma pessoa pode se ver num espelho. Em 1637, Descartes publicou um livro em quelevantava algumas hipteses sobre a natureza da luz . No livro, afirmou qu e a propagao da luz sedava por meio de impulsos, ou seja, a luz era uma espcie de perturbao que se propagava nomeio. Embora a idia fosse vaga, continha o conceito bsico da teoria ondulatria da luz.

Isaac Newton (1642-1727) foi o que mais contribuiu para que essa teoria prevalecesse pormais de um sculo. primeiro trabalho de Newton como Professor Lucasiano foi em ptica. Elehavia concludo qu e a luz branca no um entidade simples, como acreditavam todos desdeAristteles . Embora o fato de que a luz solar produz vrias cores ao passar por um prisma fosseconhecido, Giambattista della Porta, em seu De Refracione, publicado em Npoles em 1558,usava a concepo de Aristteles para dizer que as cores apareciam por modificao da luz . Aaberrao cromtica (anis coloridos em volta da imagem) de uma lente de telescpio convenceuNewton do contrrio. Quando ele passava um feixe de luz solar por um prisma de vidro, umespectro de cores se formava, mas ao passar a luz azul por um segundo prisma, sua cor nomudava .

No an o de 1672, Newton enviou uma breve exposio de sua teoria das cores a RoyalSociety de Londres. Sua publicao provocou tantas crticas que eles tiveram receio de public-la.Por essa razo, Newton se isolou da sociedade e continuou seus estudos em Cambridge .

Em 1675, publicou o Tratado da emisso, em que comentava detalhadamente sua teoria.Nesta obra comentava que as fontes luminosas emitem corpsculos muito pequenos que se deslocavam a grande velocidade e em linha reta . Segundo sua teoria, a variao de intensidade dafonte luminosa era proporcional quantidade de corpsculos que emitia em determinado tempo.A reflexo da luz consistia na incidncia desses corpsculos em forma oblqua sobre a superfciede incidncia, de maneira que , ao chegar a ela, variava a direo, porm sempre no mesmo meio.A igualdade dos ngulos de incidncia e de reflexo se devia mesma velocidade dos corpsculos,tanto antes como depois da reflexo. Por outro lado, o fenmeno de refrao foi esclarecido mediante a alegao de que os corpsculos que incidem obliquamente numa superfcie de separaode dois meios com distintas densidades so atrados pela massa do meio mais denso e , portanto,


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aumentam a componente da velocidade em relao queles perpendiculares superfcie de separao, razo pela qual, os corpsculos luminosos se aproximam da normal. Segundo Newton, avelocidade da luz aumentaria nos meios de maior densidade, o qual contradiz os resultados deexperimentos realizados anos depois. Essa afirmao levou ao abandono da teoria corpuscularpara se adotar o modelo ondulatrio.

Em 1905, para explicar o efeito fotoeltrico, Albert Einstein usou uma idia similar deNewton, segundo a qual, ao invs de se pensar na luz como uma onda, deve-se imagin-la constituda de corpsculos, denominados ftons. Para isso usou a idia de quantizao proposta porPlanck e assumiu que cada quantum de luz tem uma energia "E" dada por:

E = h.v (1.4)sendo h a constante de Planck, com o valor de 6,63 x 10-34 J s -I, e v a freqncia da radiao.

A freqncia, por sua vez, est associada ao comprimento de onda (.) pela expressoc = ..v :::::} v = c/. (1.5)Substituindo na Equao 1.4 o valor de v, tem-se:E = h.c/. (1.6)Como c a velocidade da luz (300.000 km.s-I ) e pode ser considerado uma constante,

possvel afirmar, com base na anlise da Equao 1.15, que, quanto maior a energia, menor sero comprimento de onda e, com base na Equao 1.14, quanto maior o comprimento de onda,menor ser a freqncia da radiao.Efeito foteltrico : consiste-se da emisso de eltrons por uma placa metlica quando atingidapor uma luz de freqncia suficientemente alta . Em outras palavras, ondas luminosas transportamenergia, e parte desta absorvida pelo metal condutor. De algum modo, a energia absorvida pelometal pode concentrar-se sobre eltrons individuais e reaparecer como energia cintica, caracterizando o efeito fotoeltrico.

Um dos aspectos do efeito foteltrico, que no ficou esclarecido nas experincias realizadas, que a distribuio de energia dos eltrons emitidos (foteltrons) independe da intensidade da luz,isto , um forte feixe de luz, ao incidir sobre um a placa metlica, produzia mais foteltrons do queum feixe fraco de mesma freqncia . Entretanto, a energia mdia dos eltrons produzidos pelosdois feixes era a mesma. Alm disso, dentro dos limites de exatido experimental, concluiu-se queno havia intervalo de tempo suficiente entre a chegada da luz na placa e a emisso de foteltrons.Para os cientistas, essas observaes no poderiam se r explicadas com base na teoria eletromagntica da luz, ou teoria ondulatria .

Por outro lado, havia os fsicos que acreditavam que a radiao solar era de naturezaondulatria, isto , apresentava-se um comportamento de ondas. Nesse sentido todas as propriedades observadas em relao s ondas mecnicas tambm se aplicavam s ondas eletromagnticas e, por conseguinte, radiao solar. Assim, para melhor entender o comportamento da radiao eletromagntica, no contexto ondulatrio, importante conhecer um pouco sobre ondas demodo geral e suas propriedades .

Concei to de ondasOndas so perturbaes peridicas, ou oscilaes de partculas ou do espao, por. meiodas quais muitas formas de energia se propagam a partir de suas fontes . Todos os movimentos

ondulatrios em um meio resultam de oscilaes de partculas individuais em torno de suas


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posies de equilbrio. Isto significa que uma onda progressiva o movimento provocado porum a perturbao qualquer e no um deslocamento do meio em si mesmo. Exemplo bastantecaracterstico deste fenmeno so as "olas" em estdios de futebol, onde se percebe que h ummovimento oscilatrio, porm as pessoas permanecem nos mesmos lugares. Em outras palavras, uma onda no propaga matria; cada partcula do meio oscila apenas em torno de suaposio de equilbrio. As ondas propagam somente energia, que transferida por meio de to-mos e molculas da matria.

De modo geral, as ondas necessitam de um meio material para se propagarem, exceto aseletromagnticas, que se propagam no vcuo.

A onda possui uma freqncia e um comprimento. A freqncia corresponde ao nmero devezes que ela passa por um ponto do espao em determinado intervalo de tempo, ou seja, aonmero de oscilaes que ela emite por unidade de tempo em relao a um ponto. A freqncia geralmente expressa em ciclos por segundo ou Hertz. O comprimento indica a distncia entre doispontos semelhantes de onda, dado em metros (Figura 1.2 ).

A = amplitude da onda. = comprimento da onda

Figura 1.2 - Esquema mostrandouma onda transversal, senoidal.

As ondas so classificadas de acordo com a forma, posio e sentido de propagao: Senoidais: ondas que oscilam regularmente com uma nica freqncia e num mesmo compri

mento, conforme mostrado na Figura 1.2. Transversais: ondas cujos picos e vales (cristas e depresses, como ser visto mais adiante)

formam ngulos retas co m a direo do movimento, como aquelas que se propagam ao longode uma corda.

Longitudinais: ondas provocadas pelo movimento de partculas, cuja vibrao ocorre na mesma direo em que a onda se propaga, muito semelhante a um a mola espiral.

Algumas propriedades das ondas Duas ou mais ondas de mesma freqncia, quando sobrepostas, formam uma nica onda com

posta, resultado da adio simples dos deslocamentos das ondas componentes . Ondas que oscilam em fases diferentes no se sobrepem. Neste caso, elas se cancelam uma

outra. Este tipo de interao entre ondas conhecido como interferncia.


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As ondas podem ser refletidas quando encontram obstculos. Se as ondas refletidas percorrerema trajetria original da onda incidente, elas se sobrepem.

A velocidade de uma onda depende da natureza do meio de propagao. Em um meio materialelstico de massa especfica m e mdulo de elasticidade E, a velocidade (V) de uma onda longitudinal dada por:

V = (E) J.!)1/2 (1.7)No caso de ondas transversais, tem-se :V= (G /J.! )1/2 (1.8)

sendo G o mdulo de elasticidade transversal do material. Se uma onda passa de um meio menos denso para outro, mais denso, a mudana na velocidade

resulta em mudana de direo do movimento. Esse fenmeno conhecido por difrao1. Porexemplo, quando a luz passa do ar para a gua , ela se refrata ou encurva.

Quando uma onda encontra uma superfcie de separao de dois meios, ela se refrata ese reflete , isto , a perturbao propagada pela onda incidente transmite-se ao segundo meio(onda refratada). No primeiro meio surge um a nova onda que se propaga em sentido oposto(reflexo) . Dessa forma , parte da onda incidente refletida . Em geral, as direes das ondasrefratadas e refletidas so diferentes da direo da onda incidente e diferentes entre si.

Teoria ondulatriaComo discutido no item anterior, as ondas mecnicas requerem algum tipo de material

para transporte . No caso das ondas luminosas (lmicas), supunha-se a existncia de um a matria insubstancial e invisvel, a qual se chamou de ter, que devia estar espalhada por todo oespao. Justamente a existncia do ter foi o problema da teoria ondulatria, de pouco reconhecimento no final do sculo XVII . A teoria s foi reconhecida um sculo depois, com os experimentos de Thomas Young sobre os fenmenos de interferncias luminosas e os do fsico francsAuguste J. Fresnel sobre a difrao.

No ano de 1678, o astrnomo, matemtico e fsico Christian Huygens descreveu e explicou o quehoje se consideram as leis da reflexo e refrao. Definiu a luz como um movimento ondulatrio semelhante propagao do som, do tipo mecnico, que necessita de um meio material para se propagar.

Entre 1800 a 1820, Thomas Young e Augustin Fresnel realizaram uma srie de experincias provando que a luz tem um comportamento de onda. Nestas experincias, conseguiramexplicar a difrao da luz, que um fenmeno tipicamente ondulatrio. A partir dessa poca, ateoria corpuscular de Newton foi abandonada e tornou-se corrente o fato de a luz ser uma onda.

Thomas Young demonstrou experimentalmente um feito paradoxo, que no se podia explicar desde a teoria corpuscular. A soma de duas fontes luminosas produz menos luminosidadedo que quando separadas . Sua experincia consistiu em fazer duas pequenas fendas, muitoprximas entre si, sobre um a tela negra , na qual se fez incidir a luz de um foco pequeno edistante , que se projetava numa tela em forma de linhas alternativamente brilhantes e escuras.Para explicar por que se fo rmava um campo luminoso quando as duas fendas estava m separada s e , quando combinadas, produziam sombra em certas posies no campo iluminado, Young1 A difrao pode ser entendida co mo o desv io ou expanso de o ndas , co mo ocorre com ondas marinhas eeletromagnticas quando encontram um obstculo.


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associou a onda da luz ao comportamento das ondas aquticas . Quando as ondas somam suascristas em concordncia de fase, a vibrao resultante intensa e se v um a zona clara. Mas, se,ao contrrio, a crista de um a onda coincide com a depresso da outra , a vibrao se anula egera a zona escura. A colaborao de Fresnel, para resgatar a teoria ondulatria, foi dada peloaporte matemtico sobre a polarizao da onda eletromagntica.

Ondas eletromagnticasAs ondas eletromagnticas so do tipo transversal e no necessitam de um meio de propa

gao, ou seja, propagam-se at mesmo no vcuo. Mas, por que ondas eletromagnticas?Na fsica clssica, mais especificamente nos captulos que tratam de eletricidade e magne

tismo, encontra-se um postulado, segundo o qual, "quando o eltron absorve um a quantidadediscreta de energia (quanta), ele fica exci tado e gera em torno de si uma regio que influencia um acarga de prova que for ali colocada . Esta regio de influncia chamada de campo eltrico eexiste sempre em torno de cargas eltricas".

At o sculo XIX acreditava-se no haver nenhuma relao entre eletricidade e os fenmenosdo magnetismo. Esta situao mudou quando o fsico dinamarqus H.c. Oersted montou em seulaboratrio um circuito eltrico prximo a uma agulha magntica. Ao passar uma corrente eltricapelo fio, ele observou que a agulha se movimentava e se colocava perpendicularmente ao fio. Estefato permitiu-lhe concluir que a corrente eltrica atuava como m, porque provocava o desvio naagulha magntica. Assim, ficou provado que entre duas cargas eltricas em movimento existem ocampo eltrico e o magntico, ou seja, criam-se um campo eltrico e um campo magntico.

Na mesma poca, o fsico escocs Maxwell desenvolveu os princpios matemticos da teoriaeletromagntica para explicar a radiao eletromagntica. Neste estudo, Maxwell concluiu que,quando um campo magntico sofre variaes em dada regio, aparece nesta um campo eltrico,que, por sua vez, faz aparecer um campo magntico e assim sucessivamente. Dessa forma, aperturbao das cargas eltricas gera uma onda eletromagntica (Figura 1.3) .

Hoje, sabe-se que existem diversas denominaes para as radiaes eletromagnticas, quevariam de acordo com a freqncia e o comprimento de onda. Essas diferentes radiaes receberam denominaes, de natureza histrica ou decorrentes dos processos utilizados na sua produo ou determinao (STEFFEN et al.,1996):

EOnda eletromagntica

Figura 1.3 - Esquema de uma ondaeletromagntica: campo eltrico (E),campo magntico (M) e sentido depropagao (C).


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Radiao gama: emitida por materiais radioativos e pelo Sol. Localiza-se no espectro eletromagntico antes dos raios X, ou seja, aqum de 1 ngstrom. Possui altas freqncias e, por isso, muito penetrante (alta energia). Na prtica, tem aplicaes na medicina (radioterapia) e em processos industriais, principalmente na conservao de alimentos.Raios X: radiaes cujas freqncias de onda esto acima das da radiao ultravioleta, ou seja, possuem comprimentos de onda menores. Esta denominao foi dada por seu descobridor, o fsico alemoWilhelm Rontgen, em 1895, por no conhecer suas trajetrias. Os raios X surgem do interior da eletrosferado tomo, por rearranjos eletrnicos. So muito usados em radiografias e em estudos de estruturas crista-linas de slidos. Os raios X provenientes do Sol so absorvidos pelos gases na alta atmosfera.Radiao ultravioleta (UV): conjunto de radiaes compreendidas na faixa espectralde 0,01 a 0,40lJ.m. Estas radiaes so muito produzidas durante as reaes nucleares noSol. Entretanto, ao atingir o topo da atmosfera terrestre, so quase totalmente absorvidaspelo gs oznio (03)'spectro do UV dividido em trs bandas: UV prximo (0,32 a 0,40lJ.m), UV distante (0,28 a 0,32 lJ.m) e UV mximo (0,1 a 0,28 lJ.m).Radiao visvel (luz): conjunto de radiaes eletromagnticas compreendidas entre 0,39 e0,70 lJ.m. As radiaes contidas nesta faixa de comprimento de onda, ao incidirem no sistemavisual humano, so capazes de provocar uma sensao de cor no crebro.

Isaac Newton provou que a radiao solar poderia ser separada (dispersa) em um espectrocolorido, como acontece num arco-ris. Sua teoria foi mais tarde demonstrada ao decompor a luzbranca atravs de um prisma. Alm disso, as experincias tambm provaram que determinada cor constituda por vrias energias de comprimento de onda diferentes. Por exemplo, todas as energiasdo espectro eletromagntico, com comprimentos de ondas entre 0,446 e 0,500 lJ.m (ou 446 e 500 nm)provocam, no sistema visual humano, a sensao de cor azul. No entanto, h um comprimento deonda centrado em 0,450 lJ.m (450 nm) que o azul mais puro (100%).

Por outro lado, no existe um limite rgido entre duas cores do espectro visvel. Os limitestabulados apresentados na literatura so apenas tericos, para fins didticos. Este fato bemilustrado na Figura 1.4, onde se percebe claramente que a transio entre duas cores difusa.

Figura 1.4 - Decomposio da luz brancaatravs de um prisma.

Na Tabela 1.1 esto contidas as cores que compem a luz branca e as respectivas faixas doespectro eletromagntico expressas em nanmetro (nm) e micrmetro (lJ.m).2 O fato de o ser humano enxergar cores est ligado aos estmulos do crebro, que utiliza este recurso para diferenciaruma onda da outra, ou melhor, uma freqncia da outra. Assim , o vermelho possui uma freqncia diferente do violeta.Por esta razo, pode-se dizer que na natureza no existem cores, apenas objetos que refletem ondas de freqnciasdiferentes, que provocam no crebro humano a sensao de cores.


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Radiao solar

Tabela 1.1 - Relao de cores e faixas espectrais na regio do visvelCor

VioletaAzulVerdeAmarelaLaranjaVermelha

Comprimento de ondaNanmetro (nm) Micrmetro (/-lm)

400 a 446 0,40 a 0,446446 a 500 0,446 a 0,500500 a 578578 a 592592 a 620620 a 700

0,500 a 0,5780,578 a 0,5920,592 a 0,6200,620 a 0,700

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Radiao infravermelha (IV): conjunto de radiaes eletromagnticas cujos comprimentos deonda variam de 0,7 a 1.000 mm. Situam-se no espectro eletromagntico entre a luz vermelha e asmicroondas; s vezes recebem a denominao de radiao trmica. Esta radiao dividida em trsfaixas espectrais: IV prximo (0 ,7 a 1,1 /-lm) , IV mdio (1 ,1 a 3,0 /-lm) e IV distante (3 ,0 a 1.000 /-lm) .Microondas: radiaes eletromagnticas que se estendem pela regio do espectro de 1.000 /-lmat cerca de 1 x 10.6 /-lm (1 m) . So mais comumente referenciadas em Hertz e seus mltiplos,estando, neste caso, compreendidas entre 300 GHz a 300 MHz.Ondas de rdio: conjunto de radiaes com freqncias menores que 300 MHz (comprimento deonda maior que 1 m) . Estas ondas so utilizadas principalmente em telecomunicao e radiodifuso.

O conjunto de todas estas radiaes, desde os raios gama at as ondas de rdio, forma oespectro eletromagntico, que nada mais do que a ordenao destas radiaes em funo docomprimento de onda e da freqncia (Figura 1.5 ).

400

Figura 1.5 - Espectro eletromagntico.

e infravennelho_------,t--_ Radimetros para microondas. ,Sistema de radar o o.J:. .J:. VlQ; Q; IIIE E ai "C... c:alo o>.- ~ I I I E oIII "C ...J: ...- ... u1: isE _"O:!::.-

o=ti-III...

ai"CVlIII"Cc:O


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24 Mal/rcio A/l'es Morciru

As reaes nucleares que ocorrem no Sol produzem vrias radiaes eletromagnticas, comdiferentes comprimentos de onda contidos no intervalo entre 0,3 e 4,0 ).Am. Por esta razo, elas sodenominadas radiaes de ondas curtas, enquanto aquelas produzidas pela emisso de energiada Terra so chamadas de radiaes de ondas longas (Figura 1.6). Alm disso, o Sol emite radiaes eletromagnticas com diferentes intensidades radiantes, e as de maiores intensidades localizam-se na regio do visvel e do infravermelho prximo.

~ ra"Cra.!:!raE...oz~

Sol

Ondas curtas

Topo da atmosfera da Terra

Ondas longas Escala logartmica___ _________ I0,1 0,15 0,2 0,3 0,5 1 1,5 2 4 5 10 15 20 30 50 100

Comprimento de onda .Lm)Figura 1.6 - Espectro de emisso do Sol e da Terra .

Unidades de Medida da Radiao EletrornagnticaA radiao eletromagntica expressa em vrias unidades, em funo do comprimento deonda, para certas faixas do espectro eletromagntico e , da freqncia, para outras faixas.No caso das radiaes eletromagnticas de comprimento de onda com dimenses muito

pequenas, ou seja, aquelas radiaes localizadas nas regies do infravermelho, visvel, ultravioleta ,raios gama etc., utilizam-se, como unidades de referncia , os submltiplos do metro, como onanmetro (1 nm = 0,000000001 m ou 10-9 m), micrmetro (1 ).Am = 0,000001 m ou 10-6 m) engstr6m (1 = 0,0000000001 m ou 10 -10 m) .

No caso da radiao com grandes comprimentos de onda, como ondas de rdio, a unidade dereferncia dada em funo da freqncia. Como unidade de referncia, empregam-se os mltiplosdo Hertz. Assim, tm-se o quilohertz (1 KHz = 1.000 ou 103 Hz de ciclos por segundo), o megahertz(1 MHz = 1.000.000 ou 106 Hz de ciclos por segundo) e o gigahertz (1 GHz = 1.000.000.000 ou 109 Hzde ciclos por segundo).Teorias sobre a radiao

Outro ponto intrigante, para os cientistas da poca, era expressar m a t e m a t i c a m ~ n t e o comportamento da radiao emitida, ou seja, qual era a emisso da radiao em cada comprimel1to de on ia. Paraabordar o problema, comearam pGr ,examinar um caso terico simplificado, o corpo negro. Isso porqueo Sol e a Terra irradiam aproximadamente como corpos negros. Portanto, as leis de radiao dos corposnegros podem ser aplicadas radiao solar e terrestre com algumas restries.


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Radiaiio sola/" 25

Corpo negroo corpo negro foi definido por Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) como um objeto queabsorve toda a luz que incide sobre ele, sem refletir nada da radiao. Em outws palavras,

dotado de alto coeficiente de absoro de radiaes; por isso, parecem negros pra a vista humana. Possui a interessante propriedade de emitir radiaes de diferentes compriment,)s de onda , medida que muda a temperatura qual esta submetida. Quanto mais alta a temperatura, maiscompleta se mostra a gama da radiao emitida, tendendo para a cor branca , e , quanto maisbaixa a temperatura, mais deslocado se mostra o espectro da radiao emitida, tende entopara o vermelho. Para tal corpo estar em equilbrio termodinmico, ele deve irradiar energia namesma taxa em que a absorve, do contrrio ele esquentaria ou esfriaria, e ';ua temperatura variaria. Portanto, um corpo negro, alm de ser um absorvedor perfeito, um emissor perfeito. Combase nos conhecimentos tericos realizados com o corpo negro foi possvel estabelecer as leis daradiao , as quais sero discutidas a seguir:

Lei de Plancko problema abordado por Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) era o de explicar oespectro da radiao trmica, a energia emitida sob a forma de ondas eletromagnticas por qual

quer corpo aquecido a um a dada temperatura . Segundo ele , a emisso ocorre em todos os comprimentos de onda (espectro contnuo) , mas com intensidade varivel, pas!,ando por um mximoem dado comprimento de onda , que depende da temperatura do corpo. medida que a temperatura aumenta, o mximo de intensidade da radiao emitida desloca-se 1 ara comprimentos deonda cada vez menores.

De acordo com as teorias vigentes na poca, um tomo estaria em c:ondies de emitir ouabsorver radiaes continuamente. Porm, Planck percebeu que era possve . interpretar a curva dedistribuio das radiaes emitidas pelo corpo negro, simplesmente supond


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26 Maurcio Al pes Moreira

Esta equao muitas vezes encontrada na seguinte forma:

(1.10)em que C1 = 3,74 x 108 Wm-2 /-,lm -4 e C2 = 1,44 X 104 IJ,m K, quando o comprimento de onda dado e micrmetros ( = IJ,m),

Na Figura 1,7 so mostradas trs curvas da radiao emitida por um corpo negro, para trstemperaturas em graus Kelvin.

EENE;:.....W

70

60

50

40

30

20

10

7.000 K

1,0 1,5Comprimento de onda (mm)

2,0

Figura 1. 7 - Radiao do corponegro para trs temperaturas.

Exceto para grandes comprimentos de onda, pode-se simplificar a Equao 1.5 para:Planck deve ter observado que as Equaes 1.9 e 1.10 representam a exitncia ou a emitnciaradiante espectral, isto , o fluxo radiante por unidade de rea e por unidade de comprimento deonda, Como a energia sempre medida numa faixa finita de valores de , os valores dados por estasequaes devem ser integrados sobre uma faixa de \ a 2 para comparao com observaes. Noentanto, ele afirmou que a equao s era verdadeira se assumisse que a radiao fosse emitida deforma discreta, que ele denominou de quantum, o que, mais tarde, deu origem teoria de quantizao,A partir da Lei de Planck foi derivada duas outras leis da radiao que so muito praticas,

ou seja, a Lei de Wien e a Lei de Stefan-Boltzmann .Lei de Stefan-Boltzmann

Tomando-se a equao de Planck e integrando-a de = O a = 00, tem-se a exitnciaradiante total (em todo o espectro), para todo o hemisfrio, produzida por um corpo negro de 1 m2de rea. A equao resultante ser:


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Radia(/(J solar 27

(1.11)

Fazendo 2n5k4/15c2h3 = constante (a), tem-se: I.M(T) = aP (1.12)

em que a a constante de Stefan-Boltzmann (= 5,67 x 10-8 Wm-2 KA)A radiao do corpo negro representa o limite mximo de radiao que um corpo real pode

emitir em dado comprimento de onda, a dada temperatura. Para corpos cinza, cuja emissividadeno varia com o comprimento de onda e menor que um (O < E < 1) a equao de StefanBoltzmann em corpos reais tem de considerar a emissividade do corpo. Assim a Equao 1.12 ficarepresentada por:

(1.13)sendo a a constante de Stefan-Boltzmann (5,6693 x 10 Wm-2 KA) e E a emissividade do corpo.

No caso de corpos reais usa-se , para o clculo da temperatura_ uma aproximao da frmula empregada para corpos cinza, sabendo que a emissividade menor que a unidade e variacom o comprimento de onda.Exemplo:

Uma superfcie cinza plana colocada na Lua de modo a receber radiao solar direta nadireo de sua normal. Sua absortncia a = 0,9 ..a) Qual a sua temperatura de equilbrio condicional?

Como na Lua no h atmosfera, a radiao solar incidente no sofre efeito de atenuao.Para se ter o equilbrio termal:M(absorvido pela superfcie) = M (emitido pela superfcie)1.380 Wm2 x a = Ea Ts4

sendo 1.380 Wm2 a constante solar (aproximada), a absortncia, a a constante de StefanBoltzmann (5,6693 x 10-8 W m-2 K4) e E a emissividade da superfcie.Pela Lei de Kirchhoff, E = a; portanto,

1Ts = (1.380)4 = 395 K (122 C)ab) Se a temperatura da superfcie for 300 K, calcule a irradincia lquida logo acima dasuperfcie.

M(resultante) = a x 1 .380 - aa'f4c) Calcule a temperatura de equilbrio termal da superfcie da Terra e atmosfera , assumindo-se quea atmosfera uma camada fina com absortncia de 0 ,1 para a radiao solar e 0 ,8 para aradiao emitida pela Terra. Considere que a superfcie da Terra um corpo negro.


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28 Malln'c;o A/l'o ' More;ra

Y = irradincia emitida pela atmosfera.x = irradincia emitida pela Terra.M = irradincia solar lquida absorvida pelo sistema Terra + atmosfera = 241 Wm-2.Superfcie da Terra: 0,9 M + Y = X =:::} 0,9 - 0,2X = X - MSuperfcie Terra/atmosfera: 0,2X + Y = M =:::} 1,2 X = 1,9 MResolvendo a equa(;lO, tem-se que X = 1,58 MY = 1,58 M - 0,9M =:::} Y = 0,68 MPara a superfcie da Terra, tem-se:

OTT4 = 1,58 x 241 =::> T T = 286 K (13 C)Para atmosfera:0,8 crT 4 = 0,68 x 241 ~ Tm = 245 K (-27 C)

Lei do deslocamento de Wien, ou lei de WienEm 1893, o fsico alemo Wilhelm Wien derivou uma equao da lei de Planck para deter

minar o comprimento de onda de mxima emitncia espectral a dada temperatura, ou seja , ocomprimento de onda em que a radiao emitida mxima (Figura 1.8). Esta lei expressa pelaseguinte equao:

(1.14)em que C = 2,898. 103 K (para em )lm) ou 0,898 cm K (para em nm) , denominado constantede Wien (mm) ; e T = temperatura absoluta (K).

A lei de Wien mostra que o comprimento de onda da emisso mxima de um corpo negro inversamente proporcional sua temperatura . Isto faz sentido, pois a luz com comprimentos deonda mais curtos (com maior frequncia) apresenta maior energia, o que seria esperado de umobjeto a uma temperatura mais elevada.

Por exemplo, considerando que a temperatura do Sol seja de 5.780 K e substituindo naEquao 1.14, lmax corresponde a 0,50 )lm (regio do verde), ou seja, o comprimento de ondasolar de mxima emitncia ocorre em 0,5 )lm ou 500 nm , que est compreendido na faixa espectralda radiao visvel.

Dessa lei deduz-se que a Terra, com T aproximada de 288 K, tem mxima emisso em -lO 11m ,o que difere da mxima emisso da radiao solar concentrada nas partes do visvel e infravermelhoprximo.

Dessa lei conclui-se que corpos com maior temperatura emitem mais energia total por unidade de rea que aqueles com menor temperatura . O Sol, portanto, com T - 6.000 K, emite muitomais energia que a Terra, com T - 288 K.


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Radia(/o solar

...cnNE.! 10'"-tiQ)c-1/1Q).!l!uc:"Oa:

10 210

10 .2

10"0.1

IIIII

0.4 1.0 2.0 4.0Comprimento de onda ( ~ m )

10 80

29

Figura 1. - Lei dodes locamento de Wien.

Exemplo 1: Qual a freqncia .em Hz de uma onda eletromagntica de comprimento igual a600 ~ l m ?

= 51 ou f = c/ = 300.106 ms -1 = O 5 X 10 15/ 600 x 10 -9 'f = 500THz (terra Hetz)Exemplo 2: Qual o comprimento de onda da radiao com energia de E = 1,59.10.19 J ou 1eV?h = 6,626 x 10-34 J.s=h .c / ELei de Kirchoff

Esta lei relaciona a radiao emitida por um corpo real (Mcr) com a emisso de um corponegro (Mcn) por meio da seguinte equao:Mcn = Mcr. a-I, Wm-2 (1 .15)

em que a (absortncia ) uma constante de proporcionalidade (O < a < 1, ou a = 1 - pj.A lei de Kirchhoff mostra, ento, que um material bom emissor numa dada faixa espectral ,necessariamente, tambm um bom absorvedor e um pobre refletor.No caso do sensoriamento remoto, essa lei tem muita utilidade prtica para determinar atemperatura real de um objeto a partir de sua temperatura de brilho.A temperatura de brilho, ou temperatura aparente, aquela determinada por medidas radiomtricas(sensores) , assumindo-se que o corpo que est sendo analisado se comporta como um corpo negro.


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30 Mallrcio Alpes Moreira

Definio: A temperatura de brilho a aquela na qual um corpo negro teria uma radincia (ouexitncia) total igual radincia (ou exitncia) total do corpo real considerado sua temperaturareal. Pode-se, ento, escrever matematicamente esta definio da seguinte forma:

crT 4 = EoT 4B RT = El/4 TB R

sendo TB a temperatura de brilho e TR a temperatura real.

(1.16)(1.17)

Assim, a temperatura de brilho sempre menor que a temperatura real de um corpo. Essadiferena ser to maior quanto menor for a emissividade do corpo.

Atravs das leis da radiao pode-se entender o comportamento da radiao solar. Planckdesenvolveu uma equao que permitiu determinar o valor da radiao emitida da temperaturado corpo em cada comprimento de onda. Stefan-Boltzmann, derivando a equao de Planck,mostrou que a radiao emitida por um corpo negro inversamente proporcional quarta potncia da temperatura do corpo. Estabeleceu ainda a relao para corpos reais, como funo daemissividade. Wien constatou que o pico de mxima emisso da radiao desloca para comprimentos de onda mais curtos, medida que aumenta a temperatura do corpo. Finalmente, Kirchhoffdemonstrou a relao existente entre a radiao emitida por um corpo negro e um corpo real.Uma vez esclarecido o comportamento da radiao emitida, outra preocupao era saber comoessa radiao se propaga pelo espao at ser interceptada por um corpo celeste como a Terra .

No Brasil, a escala de temperatura que se usa a Celsius [Anders Celsius (1701-1744)], cujaunidade o grau centgrado (0C). A escala Celsius varia de 1 a 100, ou seja, do ponto de congelamentoat a ebulio da gua. A relao entre os dois sistemas : T(C) = T(K) -273, ou seja, O C = 273 K.

Consideraes FinaisDe acordo com a literatura, tudo indica que a radiao solar apresenta uma natureza dual ,

isto , ora se comporta como corpsculos, ora como onda. No sensoriamento remoto, como servisto posteriormente, a teoria fundamentada quase toda no conceito ondulatrio da radiao eletromagntica, principalmente na parte de aplicao. No entanto, considera-se que a radiao eletromagntica composta por entidades fsicas individuais, em que cada uma possui uma freqncia edeterminado comprimento de onda. Assim sendo, possvel analisar a interao da radiao eletromagntica com os alvos da superfcie terrestre, em cada comprimento de onda, como o caso dossistemas sensores ativos, que operam com energia de uma radiao num dado comprimento deonda. No caso dos sensores que operam com a radiao refleti da (visvel e infravermelho), mesmoos hiperespectrais e os espectrorradimetros operam em bandas espectrais que variam de um paraoutro, conforme se ver mais frente. No obstante, considera-se a radiao no contexto decorpuscular, por exemplo, na absoro da energia (processo fotossinttico) e emisso.

Memorizao1) Foi mostrado neste captulo que a radiao solar resulta da transformao do tomo de hidro

gnio em hlio com liberao de energia. Na sua opinio, isso decorrncia de um fenmenoqumico ou fsico?2) A energia liberada durante a fuso do hidrognio em hlio expressa em temperatura. Enumere as formas de propagao do calor.


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Radiao solar 31

3) Em que teoria Albert Einstein se baseou para dizer que a energia eletromagntica emitida emfeixes, denominados quanta?

4) Partindo da equao E = hv, demonstre que a energia (E) diretamente proporcional cons-tante de Planck e a velocidade inversamente proporcional ao comprimento de onda.5) Em que comprimento de onda a intensidade de energia maior: em 400 ou 700 nm?6) Na sua opinio, uma onda capaz de transportar matria?7) De modo geral, as ondas necessitam de um meio para se propagarem. E as ondas eletromagn

ticas?8) Em que fato H. C. Oersted se baseou para chegar concluso de que a radiao se propaga

como ondas eletromagnticas?9) Descreva sucintamente o que diz a lei de Planck, a de Stefan-Boltzmann e a de Kirchoff.10) Quais so as unidades de energia para distintas faixas do espectroeletromagntico?


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Captulo 3Noes Bsicas sobre Solo e Sua Interaocom a Radiao Solar

o solo pode ser definido como um corpo natural da superfcie terrestre cujas propriedadesso devidas aos efeitos integrados do clima e dos organismos vivos (plantas e anim ais) sobre omaterial de origem, condicionado pelo relevo durante um perodo de tempo.

Como corpo natural , cada solo ocupa um espao tridimensional e est rodeado por outrossolos com propriedades diferentes. O primeiro pesquisador a observar que os solos eram diferentesum do outro foi o gelogo russo Dokoutchaiev. Analisando os solos da Ucrnia e da regio de Gorki,ele concluiu que essas diversidades eram principalmente ocasionadas pelas diferenas de clima.

Do ponto de vista agrcola, o solo pode ser entendido como uma mistura de compostosminerais e orgnicos da superfcie da Terra que serve de substrato para o crescimento das plantas .O pouco conhecimento dessa camada superficial da crosta terrestre e seu manejo inadequado

fizeram com que solos produtivos passassem a improdutivos ou at 'a verdadeiros desertos. Ass im .surgiu o interesse do homem em conhecer mais detalhadamente os tipos de solos e suas distribuiesgeogrficas para se ter um controle mais efetivo das terras , aplicando tcnicas adequadas a cadasolo para evitar o desgaste natural. Desde ento, muitas ferramentas tm sido usadas para omapeamento dos solos em todo o mundo.

Uma das ferramentas utilizadas para fazer o levantamento e reconhecimento dos solos osensoriamento remoto.A partir de 1972,com o lanamento dos sistemas sensores para co leta de informaessobre recursos naturais, tm-se realizado muitas pesquisas na rea de solo para atender a esses obj etivos .A grande vantagem do uso de sensoriamento remoto orbital que essas informaes so obtidasperiodicamente, de modo que , constantemente, possvel fazer uma adequao dos resultados obtidosem datas anteriores. Outra vantagem diz respeito viso ampla da rea de estudo e maior facilidade dese fazer o levantamento e acompanhamento do uso do solo em reas de difcil acesso.

Devido diversidade nos tipos de solos, fica evidente a importncia de se ter o conhecimentobsico do solo e de suas propriedades , em qualquer tenta tiva do emprego das tcnicas desensoriamento remoto nos estudos sobre o meio ambiente, uma vez que , como substratos (superfciede fundo) , relevante a sua contribuio no comportamento espectral dos alvos da superfcie.estudadas 'por meio dessas tcnicas .

Origem dos SolosAs rochas da litosfera, quando expostas atmosfera, ficam submetidas ao direta docalor do sol, das guas das chuvas e das variaes da presso atmosfrica, causando, inmeras


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modificaes no aspecto fsico e na composio qumica dos minerais que as compem. A estesprocessos d-se o nome de intemperismo, ou meteorizao, que o responsvel pela formao domaterial que d origem ao solo, chamado de regolito, ou manto de intemperizao. Regolito (dogrego rhego, coberta) a camada superficial que recobre a rocha consolidada e que resulta daao dos processos do intemperismo sobre esta. O regolito pode ser residual ou transportado.

Quando os processos envolvidos no intemperismo visam mais alterar o tamanho e o formato dosminerais, d-se-Ihes o nome de intemperismo fsico. Se eles procuram modificar a composio qumicados minerais, recebem a denominao de intemperismo qumico ou simplesmente decomposio.O intemperismo fsico acontece porque os minerais que compem a rocha possuem coeficientes

de dilatao diferentes. Com a exposio radiao solar e s variaes na presso atmosfrica,alguns minerais dilatam mais que outros e, nesse processo de dilatao e contrao, h o aparecimentode rachaduras, abrindo o caminho para os agentes causadores do intemperismo qumico.

O intemperismo qumico provocado, principalmente , pela gua, e sua intensidade proporcional ao aumento da temperatura . Dessa forma, quanto mais mido e quente for o clima,mais intensa ser a decomposio dos minerais. Sabe-se que a cada 10 C de aumento datemperatura dobra-se a velocidade das reaes qumicas.

Nem todos os minerais que compem a rocha tm a mesma facilidade de seremintemperizados, pois alguns so mais resistentes do que outros. Na solidificao do magma(formao da rocha gnea), os minerais que primeiro se cristalizam so as olivinas e os plagioclsiosclcicos, tambm os primeiros minerais a serem intemperizados. O quartzo o ltimo mineral asofrer intemperizao, conforme mostrado na srie de Bowen, na Figura 3.1./ .Olevina

%Au gita \9,,/,Homblenda : . c > ~ ,OBiotita

Feldspato1Muscovita1Quartzo

Plagioclsio - ClcioClcio - AlcalinoAlcalino - Clcio ~. j ,b-G.Alca lino e"~ e ~

Figura 3.1 - Srie de Bowenmostrando a resistncia dosminerais ao intemperismo.

Os minerais mficos (responsveis pela cor escura da rocha) so os mais ricos em nutrientes(Ca, Mg, K, P etc.) e mais facilmente intemperizveis em relao aos minerais flsicos, responsveispela cor clara da rocha.As informaes contidas na Figura 3.1 referem-se formao do material de origem (regolito), pormeio dos intemperismos fsico e qumico. A partir do regolito, inicia-se a formao do solo propriamente dita.Alm dos fatores de formao do solo, conforme dito no incio deste captulo, segundo Oliveiraet a!. (1992), h tambm os fatores pedogenticos: adio, transformao, perdas e transporte interno.Embora o ser humano faa parte dos organismos vivos, Primavesi (1981) c o l o c a ~ o como

sendo o sexto fator de formao do solo. Muito provavelmente a autora quis ressaltar a importnciado homem em mudar a paisagem rapidamente, inclusive o solo.


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Noes bsicas sobre solo e sua interao com a radiao solar 47

Dos elementos do clima destacam-se a temperatura e a precipitao pluviomtrica. O calor dosol (expresso em temperatura) e as guas das chuvas atuam desde a desintegrao da rocha at aformao do solo. Materiais derivados de uma mesma rocha podero formar solos completamentediversos em climas diferentes. A razo disso a maior ou menor decomposio da rocha e a velocidadedas reaes qumicas, que so maiores nos climas mais quentes (LEPSCH, 1976) .Analisando as condies dos baixos plats amaznicos quentes e midos, do sertonordestino quente e semi-rido e dos planaltos sulinos frios e midos , percebe-se que hdiferenas apreciveis quanto formao de solos, a partir de um mesmo material de origem(OLIVEIRA et aI. , 1992).

Na regio amaznica, devido condio de elevada temperatura e farta precipitao pluvialao longo do ano, a gua percolada favorece as reaes qumicas nos solos, o transporte de compostossolveis atravs do perfil desse e a mineralizao da matria orgnica, constantemente adicionada superfcie atravs da serrapilheira (restos vegetais) de reas florestadas. Na regio amaznica,os solos formados so bastante intemperizados , profundos , essencialmente caulinticos, muitopobres quimicamente e com elevada acidez.

No nordeste semi-rido, a falta de gua torna a umidade reduzida , contribuindo para adiminuio da velocidade e da intensidade dos processos pedogenticos. Nesta situao, os solosformados so pouco desenvolvidos, rasos ou pouco profundos, cascalhentos e pedregosos. Essascondies, segundo ainda Oliveira et ai. (1992) , favorecem tambm a presena de solos poucoslixiviados, ricos em nutrientes, pouco cidos e ligeiramente alcalinos. s vezes, nesses solos podeocorrer afloramento salino, comum em reas onde a evapotranspirao potencial durante o anosuplanta a precipitao pluvial (Figura 3 .2) .(A) (B)

Afloramento rochoso Afloramento salino

Fonte: Oliveira et aI. (1992).Figura 3.2 - Solo Bruno no-clcico (Luvissolos) (A) ; Solonchak (Gleissolo Slico) (B).

Nos planaltos sulinos, as baixas temperaturas e a constante umidade favorecem a presenade solos com espessas camadas superficiais escuras e ricas em matria orgnica (Figura 3.3) . importante ressaltar a distino entre clima atmosfrico e clima do solo, no obstante hajaentre eles estreitas relaes . Em uma mesma rea fisiogrfica podem ocorrer condies particularesque determinam variaes no clima do solo.A gua que cai sobre um solo e no se evapora tem apenas dois caminhos a seguir: penetrarno solo ou escorrer pela superfcie. Embora quase sempre siga os dois sentidos, o relevo atua ma isdiretamente sobre a dinmica da gua tanto no sentido vertical como no lateral.


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Solos de terrenos ngremes so submetidos constantemente ao rejuvenescimento, atravsdos processos erosivos naturais. De modo geral, relevos ngremes apresentam climas mais secosdo que os de relevos mais suaves, onde as condies hdricas mantm o ambiente mido mais

Fonte: Oliveira et ai. (1992) .Figura 3.3 - Cambissolo Hmico(A) ; e Litlico Hmico (NeossoloLitlico Hmico) (8) .

duradouro. Com isto, pode-se dizer que o relevo atua na formao do solo de duas maneiras, isto, na dinmica da gua e sobre o clima do solo.Os microrganismos atuam mais diretamente na decomposio de restos vegetais e de animaisdepositados no solo e na fixao do nitrognio.A vegetao participa nos processos de troca catinica, nos estoques de nutrientes e naabsoro de ctions da soluo do solo. Entretanto, a ao mais importante da cobertura vegetalso os fenmenos de adio tanto da superfcie, atravs de resduos, como no interior do solo,mediante a decomposio do sistema radicular.A exposio do material de origem superfcie pode ocorrer tanto por processos lentos econtnuos como pela deposio de sedimentos nas vrzeas dos rios, ou por fenmenos cataclsmicos,como o derrame de lavas de erupes vulcnicas.Com relao idade dos solos, na pedologia h dois termos que so comumente empregadose que tm significados diferentes: idade e maturidade do solo. A idade refere-se ao tempocronolgico, enquanto a maturidade diz respeito evoluo do solo. Alguns solos podem

apresentar idades absolutas relativamente pequenas e serem bem mais maduros (evoludos)que outros com idades maiores. Logo, idade expressa uma medida de anos transcorridosdesde o incio da formao at determinado momento e maturidade expressa a evoluo porele sofrida, manifestada pelos seus atributos (atividade da argila, cor, carter eutrfico etc.)em dado momento de sua existncia.

Essa diferena importante para a pedologia porque , diante da dificuldade de conhecer aidade de um solo, os pedlogos buscam o entendimento pelo recurso da maturidade.Da ao combinada dos fatores de formao do solo e dos processos pedogenticos, queoperam sobre o material de origem, resultam sees verticais mais ou menos paralelas superfcie,compondo o perfil do solo. Essas sees (camadas) , denominadas horizontes, diferenciam-se umas

das outras pela organizao, pelos constituintes ou pelo comportamento (Figura 3.4) .


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A denominao dos horizontes e camadas feita por meio de letras e nmeros, que informama relao gentica entre horizontes no conjunto do perfil. Alm dos smbolos, empregam-se tambmsufixos de smbolos adicionais para notao de diferentes modalidades dentro de determinadohorizonte. Por exemplo, se num perfil superficial de um solo aparece a simbologia "Ap ", tem-se oseguinte significado: "Pt define o tipo de horizonte e "p" (do ingls plow, lavra) designa arao.Neste caso, um indicativo de modificaes do horizonte A, provocado pela arao, gradagem edemais operaes de manejo do solo para uso agrcola.

EBW1BW2

Horizontes Figura 3.4 - Corte vertical do solomostrando um perfil com seus horizontese camadas.

o conhecimento detalhado de cada um dos horizontes do solo muito importante doponto de vista pedolgico. Entretanto, no sensoriamento remoto, o horizonte ma is importante o superficial, porque nele que ocorre a reflexo da energia onde opera a maior parte dossistemas sensores orbitais. Por sua vez, o horizonte superficial depende do grau de alterao queo solo sofreu, pela ao do ambiente ou pela ao antrpica. Na ma ioria dos casos a camadasuperficial do solo formada pelos horizontes A, E ou B ou pelas camadas O ou H (orgnicos) .Quando os atributos (atividade da argila, capacidade de troca catinica - CTC etc.) so

bem diferenciados de um horizonte para outro, torna-se relativamente fcil a identificao e adelimitao deles. Entretanto, se esses atributos no so bem diferenciados, a expresso doshorizontes pouco distinta.Como os horizontes A, E e B e as camadas O e H so os mais importantes para osensoriamento remoto, vale a pena fazer um descrio breve sobre cada um deles.

Horizonte O - Formado por material orgnico em condies de drenagem desimpedida (semestagnao de gua) . Consiste em uma manta de acmulos de restos orgnicos no incorporadosao solo, conhecida como serrapilheira.Horizonte H - Camada orgnica, superficial ou no , formada por acumulao de resduos vegetaisdepositados em condies de umidade prolongada ou permanente (estagnao de gua). encontrado em solos de vrzeas, banhados e brejos, sendo as turfas um exemplo bem caractersticodeste horizonte.


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Horizonte A - Horizonte mineral superficial ou subjacente aos horizontes O ou H, de maioratividade biolgica e incorporao de matria orgnica bastante mineralizada. a poro maisviva e de mais intensa ao da flora e da fauna, responsveis pela produo da matria orgnicano prprio solo. Constitui a seo onde so mais inconstantes a temperatura, a umidade e acomposio gasosa. Geralmente exibe cor mais escura que os horizontes subjacentes, podendotambm ser de cor clara.Horizonte E - Horizonte mineral, resultante da perda de minerais de argila, de compostos deferro, de alumnio ou de matria orgnica. Situa-se , geralmente, abaixo do horizonte A,diferenciando-se deste pela cor mais clara .Horizonte B - Horizonte mineral, subsuperficial, situado sob os horizontes E e A, raramentesobre o H. Originado por transformaes acentuadas do material originrio e/ou por ganho deconstituintes minerais ou orgnicos, migrados de horizontes suprajacentes, um horizonte menosvulnervel s modificaes e eventuais estragos provocados pela ao humana , quando subjacentea outros horizontes. Com relao ao horizonte C, visto na Figura 3.4, a ocorrncia dele comohorizonte superficial , embora no seja impossvel , muito pequena quando se pensa emsensoriamento remoto orbital.

Composio do SoloEm geral, considera-se que o solo composto de quatro constituintes principais:

partculas minerais , materiais orgnicos, gua e ar , que , numa condio ideal , guardamuma relao percentual aproximada de 46 ; 4; 25 ; e 25 , respectivamente . Esta caracterizaoserve apenas para dar uma idia do que se pode encontrar num determinado solo, pois ,devido ao de agentes externos, esses componentes podem ocorrer em concentraesmuito diferentes dessas.

A rigor, os solos so compostos apenas por partculas minerais e orgnicas. gua e arno fazem parte do solo, esto nele porque encontraram um a condio (os poros) que permitesua permanncia no meio (ZILLER, 1982) . Fazendo ou no parte do solo, nesta publicao agua e o ar foram considerados como parte deste, formando o complexo so lo, uma vez que,no sensoriamento remoto, o comportamento espectral muito influenciado por todos oselementos deste complexo.

Constituintes mineraisAs partculas minerais do solo podem ser classificadas, quanto sua origem, em dois tipos:minerais primrios, remanescentes da rocha que deu origem ao solo; e minerais secundrios,formados pela decomposio dos minerais primrios. Os minerais primrios so mais resistentes ao do intemperismo qumico e, por isso, permanecem mais tempo no solo, mantendo suacomposio original; os secundrios so mais suscetveis s alteraes.Os constituintes minerais do solo podem ser classificados de acordo com a sua textura,

ou seja , a proporo relativa das fraes granulomtricas que compem a massa do solo.Para determinaes quantitativas so arbitrados limites de intervalos conforme o dimetro departculas. No h um sistema universal referencial , porm os limites mais difundidos so osda escala de Atterberg, Sistema Internacional; e os da escala de uso oficial pelo Servio de


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Conservao de Solos do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA). No Brasilutiliza-se uma escala de limites elaborada pelo Servio Nacional de Levantamento eConservao dos Solos (SNLCS) e pela Sociedade Brasileira de Cincias do Solo (SBCS),conforme mostrado na Tabela 3 .1.Tabela 3 .1 - Tamanho das partculas do solo de acordo com o sistema de classificao do USDA;

da escala de Atterberg; e do SNLCS e da SBCSPartcula Tamanho (mm)

USDA Atterberg SNLCS e SBCSMataco > 200 200 > 200Calhaus 75 - 200 20- 200 200 - 20Cascalho 2 - 75 2 - 20 20 - 2,0Areia muito grossa 1 - 2Areia grossa 0,5 - 1 0,20 - 2 2,0 - 0,2Areia mdia 0,25 - 0,5Areia fina 0,10 - 0,25 0,02 - 0,20 0,5 - 0,2Areia muito fina 0,05 - 0,10Silte (limo) 0,002 - 0,05 0,002 - 0,02 0,002 - 0,05Argila < 0,002 < 0,002 < 0,002

Segundo Oliveira et aI. (1992) , o que se verifica em um perfil do solo a coexistncia dediversas fraes granulomtricas em combinaes variveis, assim como h sistemas paraclassificar os diferentes tipos de solos. Por exemplo, no Brasil tm-se os Latossolos, Podzlicos .Brunizns , baseados na partcula do solo, de acordo com seu tamanho. Dentre esses sistemas,o mais amplamente usado no Pas o do USDA (Figura 3.5). Esse sistema utilizado naclassificao dos solos em funo da textura , como textura argilosa, solos arenosos etc . (LEMOSe SANTOS, 1984).

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 OPorcentagem de areia ~

Fonte: adaptada de Embrapa (1979 ).Figura 3.5 - Diagrama de repartio declasses genera lizadas de textura.


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De modo bastante generalizado, pode-se dizer que a mineralogia da frao grosseira (silte eareia) reflete a mineralogia da rocha-me. A frao argila , na maioria dos casos, formada pelaintemperizao de minerais menos resistentes da rocha original.Para o sensoriamento remoto, o conhecimento da textura do horizonte que se encontra na superfcie importante porque, dependendo da sua granulometria, a radiao eletromagntica pode interagir

com os constituintes do solo em maior ou menor intensidade. Por exemplo, se um solo apresenta, noseu horizonte superficial, uma composio de 80%de areia, 10%de silte e 10%de argila, ele classificadocomo arenoso. Nesta situao, muito provavelmente, o solo apresenta uma alta refletitividade , ou seja,grande parte da energia incidente sobre ele refletida. Esta energia, quando captada por algum sistemasensor e transformada em produtos que possam ser analisados por mtodos visuais ou automticos,apresentar tons de cinza bastante claros, em relao a outros solos mais argilosos.

Conhecendo as relaes entre textura e as propriedades do solo e entre textura ecomportamento espectral, possvel inferir muitas propriedades do solo com base apenas naanlise dos dados remotamente sensoriados. Por exemplo, num solo arenoso possvel inferiralgumas caractersticas, como boa drenagem, baixos teores de matria orgnica etc.

As argilas, por sua vez, so classificadas em dois grupos: as silicatadas, que ocorrem maisem regies de ' clima temperado, e as constitudas por xidos de ferro e de alumnio, nas regiestropicais e subtropicais.

No caso dos solos brasileiros, os xidos de ferro e de alumnio so importantes, porqueesto presentes na classe de solo mais expressiva em regies tropicais, em proporo, que so osLatossolos. Neste caso, as argilas mais importantes so: a Gibbsita (AI20 3.3H20), a Goetita(Fe20 3 .H20) e a Limonita (Fe20 3.xH20).

Material orgnico eor de matria orgnica do solo bastante reduzido quando comparado ao de materialmineral. Entretanto, sua influncia nas propriedades do solo e, conseqentemente, no crescimentovegetal tem uma grande importncia apesar do baixo valor do teor que leva a crer o contrrio. Aproporo de matria orgnica varia entre os diferentes tipos de solos. Por exemplo, em solosarenosos desrticos a matria orgnica chega a 0,5% do peso total. Na maior parte dos soloscultivados, o teor varia de 2 a 5% e, em alguns casos, pode chegar a 10%. Em casos extremos(solos turfosos), a matria orgnica pode alcanar 90 a 95% do peso total.

mus, resultante da intensa transformao microbiana da matria orgnica, apresentapropriedades coloidais semelhantes s das argilas e tm capacidade de troca catinica elevada.Sua capacidade de reter nutrientes chega a exceder em muito as argilas (Lepsch, 1976). Almdisso, a matria orgnica imprime outras propriedades positivas aos solos, entre elas: a) promoveagregao (agente cimentante); b) aumenta a estrutura; c) reduz a densidade do solo; d) regula aaerao (formao de macroporos) ; e) diminui a macroporosidade dos solos arenosos e aumentaa dos solos argilosos .

,,-Agua do SoloA gua do solo consiste de uma soluo contendo vrios eletrlitos (Na+ , K+, Ca2+, Mg2+, CI ', NO-3, S0 -42) e outros componentes. Alguns autores consideram como gua do solo a quantidade


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que fica fortemente retida nos colides, portanto sem ter movimento e sem poder ser utilizadapelas plantas; e como soluo do solo, aquela poro que contm eletrlitos e pode se movimentare ser utilizada pelas plantas.

A gua penetra nos solos atravs dos po ros. que nada mais so do que o resultado doarranjo das fraes granulomtricas, agregadas por agentes cimentantes. A part ir deste arranjopodem-se originar dois tipos de poros: os macroporos, cujos dimetros so maiores do que 0.05mm ; e os microporos, com dimetros menores o que 0.05 mm.

A gua que penetra no solo poder ter diversos destinos: a) permanecer nos poros; b) serabsorvida pelas razes das plantas e transpiradas de volta atmosfera; c) subir pelo processo decapilaridade e ser evaporada; e d) percolar atravs do solo para uma maior profundidade no perfildeste, processo conhecido como drenagem profunda.

De acordo com o contedo e a natureza de reteno de umidade , reconhecem-se trs estadosde solo: molhado, mido e seco.

Solos molhados so aqueles em que os poros esto cheios de gua e o ar est praticamenteausente .

Solos midos contm ar nos macroporos e gua nos microporos. Segundo Lepsch (1976),os microporos funcionam como tubos capilares e , por esta razo, a gua referida como guacapilar. Ela est retida no solo com tal fora que consegue manter-se no solo mesmo contra aao da gravidade.

Solos arenosos e com pouco hmus tm menor capacidade de reter gua do que solosargilosos ricos em hmus.

Nem todos os solos tm a mesma capacidade de reter gua , variando em funo de diversascaractersticas, como textura , estrutura e contedo de matria orgnica .

Ar no SoloOs espaos porosos do solo no preenchidos pela gua so ocupados pelo a r. r do solopossui uma composio varivel , em funo da proximidade da fonte de um determinado gs . De

modo geral, diferem-se um pouco do ar atmosfricona sua constituio, mais expressivamente noteor de CO2, N2 e 2 , conforme mostrado na Tabela 3.2.Tabela 3 .2 - Composio mdia do ar do solo e da atmosfera

Componente* Solo (%) Atmosfera (%)N2 79 78 2 20 21CO 2 0,25 0,03Outros 0 ,75 0,97

* Fonte: Reichardt (1993).


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ontedo de oxignio no ar do solo menor do que no ar atmosfrico, conforme pode serobservado na Tabela 3.2. Esses valores mudam de acordo a estao do ano, o tipo de solo, aplanta cultivada, os mtodos de cultivos e a atividade biolgica do solo.

A porcentagem de CO2 e 0 2 do ar do solo varia com a profundidade. A porcentagem de CO2aumenta com a profundidade enquanto a do 0 2 diminui. Entretanto, as variaes nas porcentagensdo 0 2 em funo da profundidade so maiores que as de CO2

A capacidade de reteno de ar no solo pode ser aumentada pela adio de matria orgnica,cinzas ou areia, principalmente em solos arenosos.

Com relao s estaes do ano, na primavera e no outono a quantidade de ar no solo maior devido ao aumento da atuao bacteriana nestas estaes.

Solos de Maior Ocorrncia no BrasilNos itens anteriores, foi dito que um solo se diferencia de outro por uma srie de quesitos

relacionados morfologia dos horizontes e seus atributos diagnsticos. Com base nestasconsideraes, os solos so, ento, classificados segundo uma taxonomia.

De modo geral, os solos so separados em dois conjuntos: os organossolos - aqueles comaltos teores de material orgnico (= 50%) - e os no-orgnicos, ou seja, solos minerais. No Brasil ,predominam-se os solos minerais e, nessa categoria, os Latossolos.

Existem vrios sistemas de classificao de solos , entre os quais podem ser citados o russo,o francs, o canadense, o americano e o da Organizao para a Agricultura e Alimentos dasNaes Unidas (FAO). rasil tambm tem um sistema de classificao, que uma adaptaode outros de vrios pases, principalmente do americano Soi! Taxonomy. istema de classificaode solos no Brasil vem sendo modificado, e o mais recente foi publicado pela Embrapa em 1999.Por exemplo, segundo a nomenclatura antiga, de Oliveira et aI. (1992), encontram-se 36 classes desolos em alto nvel categrico de ocorrncia no Brasil , que recebem denominaes prprias, comoPodzlicos, Cambissolos etc. Entretanto, a Embrapa (1999) agrupa essas 36 classes de solos em14 , conforme mostrado na Tabela 3.3.

Neste livro, as classes de solos sero tratadas conforme a nomenclatura antiga, e, sempreque possvel, ser mencionado o nome da classe atual.Apesar da existncia dessas 36 classes, algumas so pouco representativas em se tratando

de rea. Os solos de maior ocorrncia concentram-se, basicamente, nas seguintes classes:Latossolos ( 50% dos solos); Podzlico Vermelho-Amarelo (24% dos solos); Vertissolos; eTerra Roxa Estruturada. No contexto do sensoriamento remoto podem-se tambm destacar ossolos Orgnicos, Glei Hmico e Glei Pouco Hmico, devido influncia desses solos nocomportamento espectral. Ainda dentro do contexto do sensoriamento remoto, importanteque o especialista tenha uma noo bsica sobre cada um dos solos citados, bem como adistribuio espacial de cada um deles. Para isso, todas as informaes contidas nos itenssubseqentes foram extradas de Oliveira et aI. (1992) e, quando possvel, foi colocada entreparnteses a nomenclatura da Embrapa (1999).


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Tabela 3 .3 - Atualizao da nomenclatura dos solos, segundo Embrapa (1999)Embrapa (1999) * Denominao anteriorAlissolos

Argissolos

Cambissolos

ChernossolosEspodossolosGleissolos

LatossolosLuvissolosNeossolosNitrossolos

OrganossolosPlanossolosPlintossolosVertissolosFonte: Embrapa (1999).

Rubrozem, Podzlico, Bruno-Acinzentado Distrfico ou lico. PodzlicoVermelho-Amarelo Distrfico ou lico Ta e alguns Podzlicos VermelhoAmarelos Distrficos ou licos TbPodzlico Vermelho-Amarelo Tb, pequena parte de Terra Roxa Estruturada,de Terra Roxa Estruturada Similar, de Terra Bruna Estruturada e de TerraBruna Estruturada Similar, com gradiente textural necessrio para B texturaLem qualquer caso Eutrficos, Distrficos ou licos, Podzlico VermelhoEscuro TB com B textural e o Podzlico AmareloCambissolos Eutrficos, Distrficos e licos Ta e Tb, exceto os com horizonteA chernozmico e B incipiente Eutrfico TaBrunizem, Rendizina, Brunizem Avermelhado e Brunizem HidromrficoPodzol , inclusive Podzol HidromrficoGlei Pouco Hmico, Glei Hmico, parte do Hidromrfico Cinzento(sem mudana textural abrupta) , Glei Tiomrfico e Solonchark comhorizonte gleiLatossolos, excetuadas algumas modalidades anteriormente identificadascomo Latossolos PlnticosBruno No-Clcico, Podzlico Vermelho-Amarelo Eutrfico Ta , PodzlicoBruno-Acinzentado Eutrfico e os Podzlicos Vermelho-Escuros Eu trficos TaLitossolos, Solos Litlicos, Regossolos, Solos Aluviais e Areias QuartzosasTerra Roxa Estruturada, Terra Roxa Estruturada Similar, Terra BrunaEstruturada, Terra Bruna Estruturada Similar e alguns Podzlicos VermelhoAmarelos TbSolos Orgnicos, Solos Semi-Orgnicos, Solos Tiomrficos Turfosos eparte dos Solos Litlicos Turfosos com horizonte hsticoPlanossolos, Solonetz-Solodizado e Hidromrficos CinzemosLateritas Hidromrficas, parte dos Glei Hmico e Glei Pouco HmicoPlnticos e alguns Latossolos PlnticosVertissolos , inclusive os hidromrficos

Latossolos (Latossolos)So solos minerais de colorao vermelha, a laranj ada ou amarela. As caractersticasmorfolgicas mais marcantes so a grande profundidade (mais de dois metros) , a porosidade e a

pequena diferenciao entre horizontes, sendo solos com altos teores de ferro e alumnio. A grandequantidade de poros proporciona a estes solos altas permeabilidades , mesmo quando os teores deargila so elevados.


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Os Latossolos formam-se em ambiente com intensa umidade e calor, sendo por issoencontrados em regies de clima tropical mido. So solos bastante envelhecidos, estveis eintemperizados. Esta classe subdivide-se em sete grandes grupos com diferentes teores de xido deferro: Latossolo Ferrfico, Latossolo Roxo, Latossolo Vermelho-Escuro, Latossolo Vermelho-Amarelo,Latossolo Amarelo, Latossolo Variao Una e Latossolo Bruno. O xido de ferro um elementomuito importante para o sensoriamento remoto, por absorver bastante a radiao eletromagnticana regio do infravermelho prximo, tendo o seu pico mximo de absoro perto de 900 nm. Aseguir sero descritas as principais caractersticas de cada um desses grupos.Latossolo Ferrfico (Latossolos Vermelhos Perfrricos)

Apresenta colorao vermelho-violceo, textura argilosa a muito argilosa , bastante rico emxido de ferro (Fe 20) cujos teores freqentemente so maiores que 50 a 60%. Os LatossolosFrricos so muito pobres quimicamente, sendo encontrados na regio do Quadriltero Ferrfero,ao sul e leste de Belo Horizonte . provvel que ocorram em outras regies onde existem rochascom altos teores de ferro, como em Carajs e sul do Par.Latossolo Roxo

Solo com colorao vermelho-escura de tonalidade arroxeada , derivado de rochas bsicas,com teores elevados de xido de ferro, que variam de 18 a 40%. Os Latossolos Roxos so bastanteporosos, apesar de serem argilosos a muito argilosos. A porosidade total da ordem de 50%. Soprofundos, porosos, bem permeveis mesmo quando argilosos.A classe Latossolo Roxo formada por solos de grande significado agrcola. Esses solosesto situados em relevo normalmente suave ondulado, com declividade que raramente ultrapassaa 7%. So encontrados em grandes reas que se estendem desde o Sudoeste goiano, passandopelo Tringulo Mineiro e continuando.por So Paulo e Estados da Regio Sul (EMBRAPA, 1981).Destacam-se, tambm , no Mato Grosso do Sul, a extensa rea que se prolonga desde o norte de

Campo Grande at perto de Amamba.Latossolo Verinelho-Escuro

Apresenta colorao vermelho-escura, vermelha ou bruno-avermelhado-escura. Com teoresde xido de ferro inferiores a 18% quando de textura argilosa ou muito argilosa e, usualmente ,inferiores a 8% quando de textura mdia. A textura varia desde mdia at muito argilosa. umtipo de solo muito profundo e bem drenado, mas que pode sofrer drenagem moderada at imperfeita.

Os Latossolos Vermelho-Escuros ocupam grandes extenses do territrio brasileiro, emcondies de relevo pouco movimentado, por isso constituem uma das classes mais importantesde solos. Ocorrem em extensivas reas que se distribuem especialmente ao sul do paralelo 14 S ea oeste da coordenada 44 WG. So encontrados nos Estados do Mato Grosso, Mato Grosso doSul , Minas Gerais e em todos os Estados do Sul (EMBRAPA, 1981).

Latossolo Vermelho-AmareloOs Latossolos Vermelho-Amarelos so profundos ou muito profundos , apresentando

boa distino entre os horizontes A e B, devido distino de cor, que no horizonte B menos


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vermelha. Apresentam teores de xido de ferro menor ou igual a 11%, geralmente maior do que7%, quando a textura argilosa ou muito argilosa. So normalmente porosos, mesmo aquelescom teores elevados de argila. A textura muito variada, havendo registro de teores de argiladesde 15% a mais de 80%. Ocorrem em todo o territrio brasileiro, sendo, relativamente , poucoexpressivos no Rio Grande do Sul e nos Estados nordestinos, com exceo da Bahia. No restante,ocupam reas importantes, relacionadas s superfcies antigas e estveis da paisagem.

Latossolo AmareloDerivado de sedimentos arenosos ou argilo-arenosos do Grupo Barreira ou de material decobertura relacionado queles sedimentos, sua textura varia de franco-arenosa at muito argilosa,

com valores extremos de 15 a 93% de argila. Os Latossolos Amarelos tpicos apresentam-se coesos,duros ou muito duros, quimicamente pobres, com teores maiores de bases concentrados apenasna superfcie, devido reciclagem de nutrientes. Possuem baixos teores de xidos de ferro, nagrande maioria inferiores a 7%, e colorao amarela (bruno-amarela a bruno forte). O teor decarbono no horizonte superficial, mesmo nos solos argilosos sob mata, raramente ultrapassa 1,5%,sendo comum um ndice em torno de 1% (OLIVEIRA et aI. , 1992 ). So solos cuja frao de argila constituda essencialmente por caulinita (SOMBROEK, 1966).

Os Latossolos Amarelos ocorrem em relevo plano e, com menos freqncia, em relevo suaveondulado. So solos profundos, com boa drenagem, mas com limitaes na permeabilidade cominfiltrao geralmente lenta devido sobretudo ao adensamento. Apresentam erodibilidade tantomais acentuada quanto mais desnudo for o solo.

Estes solos ocupam grandes extenses no Baixo Amazonas e tm importante distribuionas zonas midas costeiras do Nordeste, do sul da Bahia, do norte do Esprito Santo e do norte doRio de Janeiro (EMBRAPA, 1981).

Latossolo Variao UnaSegundo Oliveira et ai. (1992), esta classe foi criada para abrigar os Latossolos com mdio a altos

teores de ferro e cores amareladas a alaranjadas, os quais no se enquadram na conceituao dosdemais Latossolos. Foi constatado pela primeira vez na sul da Bahia, mas sua conceituao s veio a serestabelecida na publicao de levantamento do solo daquele Estado no ano de 1977 (EMBRAPA , 1977).

Os Latossolos Variao Una so argilosos a muito argilosos, com mdia a altaporcentagem de xido de ferro, variando de 11 a 30%. Suas caractersticas m?is importantesprendem-se cor amarela a alaranjada e ao teor de xido de ferro. Apresentam comolimitaes a baixa fertilidade, a acidez elevada e, em algumas reas, o relevo acidentado.Apesar da baixa fertilidade, as condies fsicas relacionadas com reteno de umidade ,consistncia, permeabilidade e porosidade so boas.

Estes solos so encontrados em reas mais significativas no sul da Bahia, na regio litorneaque se estende desde Valena at l tabuna e Venceslau Guimares a oeste (OLIVEIRA et aI. , 1992).Em Minas Gerais, so encontrados na regio do Alto Paranaba, Presidente Olegrio, So Gotardo,Arax e sudoeste da Zona da Mata. Em extenses reduzidas podem ser encontrados na bacia doRibeira do Iguape e ao norte na regio de Guara, em So Paulo. Alm disso, so conhecidos nonorte do Rio de Janeiro e no Esprito Santo.


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Latossolo Bruno uma classe de solos minerais no-hidromrficos, argilosos a muito argilosos, com horizonte

A rico em matria orgnica. Nesta classe, predominam solos muito argilosos, sendo muito freqenteencontrar teores de argila prximos a 80%, apesar de serem porosos. O teor de xido de ferro tambm elevado, geralmente superior a 15%, quando se trata de solos desenvolvidos de rochasbsicas. Nestes solos, os teores de carbono so de 4% ou mais. s vezes, o horizonte A, apesar derico em carbono, no apresenta a cor escura, quando mido.Os Latossolos Brunos ocorrem, geralmente, em planaltos serranos, em altitudes acima de

800 metros. Informaes da Embrapa (1981) indicam que estes solos ocorrem principalmente emreas elevadas dos planaltos sulinos: regies dos campos de Cima da Serra, RS, campos de Lajese de Curitibanos, SC, e planaltos de Guarapuava e Palmas, PR. Podem ser, ainda, encontrados noplanalto de Poos de Caldas, MG, em menor expresso.

Terra Roxa Estruturada (Argissolo, Nitrossolo)Consiste de solos minerais de colorao vermelho-escura, argilosos a muito argilosos,derivados de rochas bsicas ou ultrabsicas, com teores de xidos de ferro relativamente elevados,em torno de 15%. Apesar de apresentar teores altos de argila, um solo bem poroso, sendocomuns valores da porosidade total superiores a 50%. Constitui uma classe de solos de grandeimportncia agronmica.Este tipo de solo encontrado em extensas reas nos planaltos baslticos que se estendem

desde So Paulo at o Rio Grande do Sul (EMBRAPA, 1981). Alm dessas ocorrncias, pode serencontrado, em menor escala espacial, na regio de Ceres, GO, em Araguatins, no extremo nortede Tocantins, e em Tocantinpolis , MA . reas pouco extensas so tambm encontradas naAmaznia, como em Altamira, PA.

Podzlico Vermelho-Amarelo (Luvissolo, Alissolo, Argissolo,Nitrossolo)

um solo mineral no-hidromrfico, de colorao vermelha a amarelada e com teores dexidos de ferro inferiores a 11%. Os Podzlicos Vermelho-Amarelos tm as mais variadasprofundidades e texturas, inclusive com a presena ou no de cascalho e calhaus.A grande diversidade de atributos de interesse agronmico, como profundidade, textura,eutrofismo, distrofismo, saturao por base, saturao por alumnio, atividade da argila e a ocorrncianos mais variados relevos, torna difcil uma caracterizao da classe como um todo. Pedregosidadee textura cascalhenta ocorrem geralmente em condies de relevo acidentado, onde os solos somais susceptveis eroso.Os Podzlicos Vermelho-Amarelos constituem, junto com os Latossolos Vermelho-Amarelos,as classes de solos mais comuns no Brasil. Ocorrem desde o Rio Grande do Sul at o Amap e doAcre at Pernambuco. Habitualmente ocupam, em relao aos Latossolos, terrenos de relevos

mais dissecados.


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Solos Orgnicos (Organossolos)So solos de constituio orgnica de ocorrncia em ambientes hidromrficos, exceto sedrenados. Observam-se nos primeiros 40 cm superficiais uma ou duas camadas de constituioorgnica, ou seja, material com teor de carbono maior do que a relao [C(%) = 8 + 0,067 x (%)argila] . Apresentam colorao escura ou preta e comum ocorrer uma camada Glei de cor cinza,sendo a textura argilosa a mais comum.Os solos orgnicos so muito encontrados nas posies mais baixas e mal drenadas dasvrzeas. Ocorrem com relativa expressividade entre as cidades de So Paulo e Mo ji das Cruzes eno Vale do Paraba, no Estado de So Paulo. Ao longo da regio litornea do sul do Brasil comum sua presena em reas onde houve represamento de guas pelas restingas .

Glei Hmico e Glei Pouco Hmico (Gleissolos)Essas duas classes de solos so tambm caracterizadas pela presena de material orgnico nasuperfcie. Entretanto, diferem da classe de Solos Orgnicos por apresentarem menores quantidadesdeste material. Por esta razo, so classificados como solos minerais com elevado teor de carbono ,diferentemente dos Solos Orgnicos, que so classificados como solos de constituio orgnica .So solos desenvolvidos tambm em vrzeas, reas deprimidas, plancies aluvionaisvinculadas ao excesso de gua (BRASIL , 1969). Estes solos apresentam srias limitaes ao Usoagrcola, devido ao elevado lenol fretico e risco de inundaes ou alagamentos freqentes .Ocorrem indiscriminadamente por todas as zonas midas do territrio brasileiro (EMBRAPA ,1981). As ocorrncias mais expressivas esto relacionadas s vrzeas na Plancie Amaznica,

principalmente, no Baixo Amazonas e seus principais tributrios e na ilha de Maraj.Nas Figuras 3 .6 a 3.8 mostrada a distribuio dos solos no Brasil por regies geogrficas,segundo Lepsch (1977) .

Fonte: adaptada de Lepsch (1977).

Latossolo Amarelo e Podzlico Vermelho-Amarelo Latossolo Vermelho-AmareloD Areia Quartzosa e Latossolo Amarelo Latossolo Vermelho-Escuro e Podzlico Vermelho-Amarelo Litossolo e CambissoloD Solo Hidromrfico

Figura 3 .6 - Distribuio espacial dos principais solos da Regio Norte .


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Nordeste

Fonte: adaptada de Lepsch (1977) .

Maurcio Alves Moreira

Latossolo Vermelho-Amarelo e Latossolo Vermelho-EscuroO Laterita Hidromrfica e outros Solos Hidromrficos Areia Quartzosa e Latossolo Vermelho-Amarelo

Latossolo Roxo e Terra Roxa EstruturadaO Grumossolo e Solos Hidromrfico e Salino Litossolo

Latossolo Vermelho-Amarelo e Latossolo AmareloBruno No-Clcico, Litossolo e Solo Salino

Podzlico Vermelho-Amarelo e Latossolo Amareloo Areia Quartzosa Solo Salino CosteiroO Solo HidromrficoO Grumossolo e Solo Salino

Figura 3 .7 - Distribuio espacial dos solos do Centro-Oeste e Nordeste do Brasil.

Fonte: adaptada de Lepsch (1977) .

Brunizem, Litos solo e Terra Roxa Estruturada So lo HidromrficoO Litosso lo, Brunize m e Podzlico Vermelho-Amarelo La tossolo Roxo e Latossolo Vermelho-Escuro

Grumossolo, Brunizem e Solo HidromrficoLitossolo , Podz lico Vermelho-Amarelo , Cambissolo eLatossolo Hmico de Altitude

Terra Roxa Estruturada e Latossolo Roxo

Latossolo Vermelho-Amarelo e Latossolo Vermelho-Escuro Podz lico Vermelho-Amarel

fundamentos do sensoriamento remoto e metodologia de aplicação

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