L’energia, sia essa elettromagnetica, meccanica o acustica, che si disperde su una superficie per tornare alla sua sorgente è chiamata retrodiffusione. Si consideri il fascio di una torcia elettrica che illumina un punto sulla superficie di un lago di notte. Il raggio colpisce un punto sulla superficie dell’acqua ed è osservabile. Il punto illuminato è la luce visibile che viene retrodiffusa dal punto agli occhi dell’osservatore. Anche un altro osservatore sull’altra sponda del lago vede il punto illuminato: questa è la luce visibile che viene riflessa dal punto illuminato verso i loro occhi.
L’energia retrodiffusa è un fenomeno molto importante nel telerilevamento elettromagnetico, meccanico e acustico. Una sorgente acustica, come un pipistrello o un sottomarino, può inviare onde acustiche: l’energia che viene riflessa alla sorgente da un bersaglio, come una falena o un altro sottomarino, è chiamata riflessione o eco.
Le riflessioni seguono le leggi di Snell (dal nome di Willebrord Snel van Royen (1580-1626), astronomo e matematico olandese), in cui l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione: un approccio che risulta essere vero se la superficie è un riflettore perfetto; tuttavia, le superfici di solito non sono perfette!
Dunque, per retrodiffusione si intende l’energia che ritorna alla sorgente escludendo l’energia riflessa ed è quindi importante usare questo termine in modo corretto.
Facciamo un esempio. Un radar (energia elettromagnetica) su una nave che sta osservando un’altra nave vede un’enorme quantità di energia riflessa da un’altra nave. Una parte dell’energia radar colpisce la superficie del mare e la maggior parte di essa viene diffusa o riflessa in avanti. Tuttavia, una parte viene retrodiffusa verso il radar della nave.
Questa energia retrodiffusa è chiamata “sea clutter“. I radar di navigazione si basano sul segnale riflesso. Altri radar si basano solo sul segnale retrodiffuso. Ad esempio, un radar ad apertura sintetica (SAR) montato su veicoli spaziali o aerei invia un segnale in cui la maggior parte dell’energia viene riflessa sulla superficie del mare lontano dalla sorgente. Tuttavia, una piccola quantità viene retrodiffusa verso il radar.
L’energia retrodiffusa è una funzione della rugosità della superficie sottostante. Se la superficie dell’acqua è piatta, tutta l’energia viene dispersa in avanti, non viene retrodiffusa e l’acqua appare nera. Se il vento soffia e ci sono molte onde capillari sulla superficie, l’energia viene retrodiffusa al radar e l’area appare chiara. In sintesi, il chiaro e lo scuro nelle immagini radar saranno misure relative della riflettività radar.
