Atmosfer de soğurulmayan veya saçılmayan enerji Dünya yüzeyine ulaşır. Enerji yüzeye çarpınca oluşan etkileşim üç formda ele alınır.
- Soğurma (Absorption-A-)
- İletim (Transmission-T-)
- Yansıma (Reflection-R-)
Bu etkileşimlerin oranı dalga boyuna, madelerin ve ortam koşullarının özelliklerine göre değişiklik gösterir. Soğurma, ışınımın hedef içinde yutulması, iletim, ışınımın hedef içinden geçmesi, yansıma, ışınımın hedeften dönerek yeniden yönlendirilmesidir.
Yansımayı temel olarak iki çeşit sayabiliriz.
- Aynasal yansıma (Specular Reflection)
- Dağınık yansıma ( Diffuse Reflection )
Yüzey pürüzsüz ise enerjini hepsi tek yönde yansır (yani aynasal yansıma ). Yüzey pürüzlü ise enerji birçok yönde yansır ( yani dağınık yansıma). Dünya yüzeyinin birçok alanında aynasal ve dağınık yansımanın karışımı meydana gelir. Ayrıca aynasal ve dağınık yansıma , yüzeyin pürüzlülük miktarı ile dalgaboyu arasındaki orana görede değişir. Mesela ince taneli kum ile kaplı bir alan uzun mikrodalga da pürüzsüz görüleceği gibi , görünür bölge de son derece pürüzlü görülebilir.
Yapraklar: Yaprak içinde klorofil olarak bilinen kimyasal bileşikbulunur. Bu madde mavi ve kırmızı dalgaboylarını büyük oranda soğurur ve yeşil dalgaboylarını yansıtır.Yazın klorofil miktarı çok fazla olduğundan yapraklar yeşil görünür.Baharda klorofil miktarı azaldığı için kırmızıyı da çok miktarda yansıtır ve bu yüzden sarı-kırmızı benzeri renklerde görürüz.
Sağlıklı yapraklar yakın kızılötesi dalgaboyunda mükemmel dağınık yansıma gerçekleştirirler. Eğer yakın kızılötesine duyarlı gözlerimiz olsaydı, yaprakları (yeşil bitkileri), çok parlak görürdük. Bu özellikten faydalınarak sağlıklı-sağlıksız bitkilerin belirlenmesinde yakın kızılötesi ( near infrared -NIR) kullanılabileceğini söyleyebiliriz..
Su: Görünür bölgenin uzun dalga boylarında ve yakın kızılötesinde, ışınımın kısa dalgaboylarına göre daha fazla soğrulur. Böylece mavi ve yeşil dalgaboylarında daha fazla yansıma gerçekleşir. Bu yüzden su mavi veya mavi-yeşil renklerinde görülür. Eğer suya kırmızı veya yakın kızılötesinde (NIR) bakarsak koyu(siyah) görürüz.
Su yüzeyinde tortu varsa, bu daha iyi yansıma sağlar ve daha parlak görünüm sağlanır. Ayrıca tortu yüzeyi , sığ ama temiz su ile kolayca karıştırılabilir. Ayrıca suda yaşayan alg ler içinde klorofil olduğundan , alg miktarı fazla olan yerlerde suyun maviden çok yeşil görünmesine sebep olur.Su yüzeyinin topografyası (pürüzlü,püüzsüz,…) aynasal yansıma ve diğer renk parlaklık etkileri yüzünden, su ile ilgili yorumlarda karmaşıklığa sebep olur.
Hedefin karmaşılık yapısına göre ve ışınan dalgaboylarına göre soğurma, iletim ve yansıma da çok farklı yanıtlar alabiliriz.
Dünya yüzeyindeki hedefin farklı dalgaboylarına göre yansıttığı enerji miktarlarına bakılarak, o hedefin spektral imzası (tayfsal yanıtı) çıkarılabilir. Tek bir dalgaboyu ile farklı özelliklerin ayırtedilmesi mümkün olmadığı halde, hedeflerin birçok dalgaboyunda ışınıma verdikleri yanıtlar karşılaştırıldığında ayırtedilmeleri mükün olabilmektedir. Mesela su ve bitki görünür bölgede aynı yada yakın yansıma yapabildikleri halde kızılötesinde tamamen ayırt edilebilir durumdadırlar.
Zamana ve bölgeye göre aynı tip hedefler bile tamamen farklı spektral imzalara sahip olabilirler.Bu yüzden yüzeyin elektromanyetik ışınım ile etkileşimini doğru bir şekilde yorumlayabilmek için, incelenen bölge ve hedefin spektral imzasını etkileyecek etkenlerin anlaşılabilmesi önemlidir.