2.2.1 太阳辐射
被动遥感的辐射源主要来自与我们人类最密切相关的两个星球，即太阳和地球。其中太阳是最主要的辐射源。
1.太阳和太阳常数：
太阳是太阳系的中心天体，在太阳系空间，布满了从太阳发射的电磁波的全波辐射及粒子流，地球上的能量主要来自太阳。
太阳常数指不受大气影响，在距离太阳一个天文单位（日地平均距离，149,597,870*103m）的区域内，垂直于太阳辐射方向上单位面积和单位时间黑体所接收到的太阳辐射能量，可以认为是在地球大气顶端接受的太阳能量。
2.太阳光谱与太阳辐射
太阳辐射指太阳发出的电磁波辐射，习惯上称为太阳光。太阳辐射在从近紫外到中红外这一波段区间内能量最集中而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小。太阳辐射接近于温度为6150K的黑体辐射太阳的电磁辐射主要集中在波长较短的部分，即从紫外、可见光到近红外区段。太阳最大辐射的对应波长λmax＝0.47μm。就遥感而言，被动遥感主要利用可见光、红外波段等稳定辐射，而主动遥感则利用微波，使太阳活动对遥感的影响减至最小。太阳光谱能量各波段所占比例不同，近紫外、可见光、近红外和中红外部分约占太阳总辐射的84.62%；X射线、伽玛射线、远紫外及微波波段的总能量不到1%。
 |
 |
2.2.2 大气吸收
1.大气层次与成分
大气在垂直方向自下而上分为对流层、平流层、电离层、外大气层。对流层：高度在7～12km，温度随高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。平流层：高度在12～50km，底部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上，温度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。 电离层：高度在50～1000 km，大气中的O2、N2受紫外线照射而电离，对遥感波段是透明的，是陆地卫星活动空间。 大气外层：800～35000km ,空气极稀薄，对卫星基本上没有影响。
太阳辐射通过地球大气照射到地面，经过地面物体反射又返回，再经过大气到达航空或航天遥感平台，被安装在平台上的传感器接收。这时传感器探测到的地表辐射强度与太阳辐射到达地球大气上空时的辐射强度相比，已有了很大的变化，这种变化主要受到大气主要成分影响。大气主要成分可分为二类：气体分子和其它微粒。分子中氮和氧占99%，臭氧、二氧化碳、水分子及其它（N2O, CH4, NH3等）约占1%； 颗粒主要有烟、尘埃、雾、小水滴和气溶胶。气溶胶是一种固体、液体的悬浮物，有一个固体的核心，如尘埃、花粉、微生物、海上的盐粒等，在核心以外包有一层液体，直径约为0.01~30μm，多分布在高度5KM以下。它们对电磁辐射具有折射、反射、吸收、散射作用。
2.大气对辐射的吸收作用
太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用，吸收作用使辐射能量变成分子的内能，引起这些波段的太阳辐射强度衰减；严重影响传感器对电磁辐射的探测，导致太阳辐射强度衰减；吸收作用越强的波段，辐射强度衰减越大，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气，形成了电磁波的某些吸收带。主要吸收带：水： 0.94 μm，1.38μm，1.86μm，2.5-3.0μm，3.24μm，5-7μm，7.13μm，24μm以上（微波）；二氧化碳：2.8μm，4.3μm臭氧：0.2-0.32μm，0.6μm，9.6μm；氧气：0.2μm，0.6μm，0.76μm。
2.2.3 大气散射
辐射在传播过程中遇到小微粒会使传播方向改变，并向各个方向散开，称为散射。散射的作用使在原传播方向上的辐射强度减弱，增加了向其他各个方向的辐射，尽管强度不大，从遥感数据角度分析，太阳辐射在照到地面又向回反射到航空或航天传感器的过程中，二次通过大气。在照射地面时，由于散射增加了漫入射的成分，使反射的辐射成分有所改变；返回到传感器的时候，除反射光外还增加了散射光进入传感器。通过二次散射影响，增加了信号中的噪声成分，造成遥感图像的质量下降。散射现象的实质是电磁波传输中遇到大气微粒产生的一种衍射现象。因此，这种现象只有当大气中的分子或其它微粒的直径小于或相当于辐射波长时发生，大气的散射现象有以下三种情况：
（1）瑞利散射（Rayleigh scattering）。当大气中粒子的直径小于波长1/10或更小时发生的散射，由大气中原子、分子，如氮、二氧化碳、臭氧和氧分子等引起。特点是散射强度与波长的四次方成反比。
 |
 |
 |
2.2.4 大气窗口及透射分析
1.大气折射
电磁波穿过大气层时会发生折射现象。大气的折射率与大气密度直接相关，大气密度越大，折射率越大。空气越稀薄、折射也越小。正因为电磁波传播过程中折射率的变化，使电磁波在大气中传播的轨迹是一条曲线，到达地面后，地面接收的电磁波方向与实际上太阳辐射的方向相比偏离了一个角度称为折射值R＝θ－θ。当太阳垂直入射时，天顶距为0折射值R为零；随太阳天顶距加大，折射值增加；天顶距为45°时，折射值R＝1’；天顶距为90°时，折射值R＝35’。这时折射值达到最大。这也是为什么早晨看到的太阳园面比中午时看到的太阳园面大，因为当太阳在地平线上时，折射角度最大，甚至它还没出地平，由于折射，地面上已可以见到它了。
 |
2.大气反射
电磁波传播过程中通过两种介质的交界面上时，还会出现反射现象。而通过大气时，气体、尘埃反射作用很小，反射现象主要发生在云层顶部，取决于云量和云雾，而且各个波段均受到不同程度的影响，严重地削弱了电磁波强度。因此，如果不是专门研究云层，尽量选择无云的天气接收遥感信号，则不用考虑大气的反射。
3.大气窗口
由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。对遥感传感器而言，只能选择透过率高的波段，才对遥感观测有意义。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。
 |
0.3-1.3μm，即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段。比如，Landsat 卫星的TM的1-4波段，SPOT卫星的HRV波段等。
1.5-1.8μm，2.0-3.5μm，即近、短波、中红外波段，在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段，比如TM的5、7波段等用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图等。
3.5-5.5μm，即中红外波段，物体的热辐射较强。这一区间除了地面物体反射光谱反射太阳辐射外，地面物体也有自身的发射能量。如NOAA卫星的AVHRR传感器用3.55-3.93μm探测海面温度，获得昼夜云图。
8-14μm，即远红外波段。主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量探测目标的地物温度。
0.8-2.5cm至更长, 即微波波段，由于微波穿云透雾的能力，这一区间可以全天候工作。而且工作方式为主动遥感。其常用的波段为0.8cm，3cm，5cm，10cm等等, 有时也可将该窗口扩展为0.05cm至300cm波段。
4.透射现象
太阳的电磁辐射经过大气时，被云层或其它粒子反射回去的部分比例最大，就可见光和近红外而言，约占30％，其次为散射的作用，约占22％，占第三位是吸收，约占17％，这样，透过大气到达地面的能量仅占入射总能量的31％。这仅仅是一般地对透过率（透过大气的辐照度与入射大气前的辐照度之比）的粗略估计。实际上，除气象卫星必须探测云层外，大多数遥感被动传感器都选择无云天气情况下的数据资料使用。这时大气对太阳辐射的衰减就只计算散射和吸收二种作用产生的影响了。