Satellitter

Af vejrtjenestesatellitterne er der to typer, der har interesse: de geostationære og de solsynkrone.

De solsynkrone satellitter er lagt i en bane, der passerer Jordens nord og sydpol. Medens satellitten cirkulerer i sin bane, drejer Jorden rundt om sin akse. Satellitten er derfor ikke stationær; men overflyver forskellige områder på Jorden i løbet af et døgn.
Satellitten er solsynkron, hvis den passerer et bestemt område på Jorden på samme tid af dagen, hvor solen står i samme højde over horisonten som dagen før.

Det amerikanske militær har de såkaldte KH satellitter (KH=keyhole), som anslås at kunne skelne 10 cm store detaljer.

De geostationære satellitter befinder sig over det samme sted på Jorden.
For at satellitten kan være det samme sted, må den have en omløbstid, der svarer til Jordens rotationstid, der jo er et døgn. Satellitten holdes i sin bane om Jorden af Jordens tiltrækningskraft.

METEOSAT er en geostationær meteorologisk satellit, der er placeret i en afstand af ca. 36000 km (6 gange Jordens radius) over jordoverfladen i en bane, der følger ækvator. Den kan fotografere hele Jordens ene halvdel, og da den er placeret over ækvator tæt på længdegraden 0, er den velegnet til at kunne affotografere Europa.

For at få en bedre fornemmelse af METEOSATs placering og anvendelsesmuligheder, kan lave følgende lille eksperiment:

Tag en globus, og mål dens diameter. Tag den målte diameter og gang denne længde med 3. Drej globus'en, så du ser lige ind på Guinea Bugten, og ryk så tilbage, så afstanden mellem dig og Afrika er lig med den beregnede afstand.
Nu ser du det samme som METEOSAT kan. Læg mærke til, at Afrika synes enorm stor, og at lille Danmark - det vil i praksis sige Jylland - er blevet noget kort, men husk, det er det satellitten kan se.
Skyerne når normalt ikke højere op end 10 km over Jorden. En interessant øvelse vil derfor også være at beregne den maximale skyhøjde på din lille opstilling. Man overraskes måske over resultatet.

Her er et lille regneeksempel:
Globus'ens diameter er 30 cm. Satellitten, det vil sige dit øje, skal da befinde sig i en afstand på 30 cm * 3 lig 90 cm fra Afrika.
10 km set i forhold til 12000 km er som 1 til 1200. Det betyder, at skyerne i dette eksempel højest vil nå en afstand fra Jorden på 30 cm divideret med 1200. Det bliver 0,025 cm eller sagt med andre ord en kvart millimeter!

METEOSAT er udformet som en cylinder. Den roterer om sin egen akse i alt 100 gange i minuttet. For hver omdrejning scannes en 5 km bred stribe fra øst mod vest. Striben opdeles i 2500 mindre arealer, hvor strålingsintensiteten fra Jorden beregnes og lagres. På grund af satellittens store afstand fra Jorden vil mindre detaljer ikke kunne opfanges. For hver rotation rettes scannerens spejle lidt, så en ny stribe scannes. Det tager ca. 25 minutter at scanne hele jordskiven.

METEOSAT er udstyret med forskellige filtre, der gør, at den kan opfange stråling fra Jorden i forskellige frekvensområder. Det er forkert at tro, at det er et almindeligt fotokamera, der sidder i satellitten. Det er et højt udviklet elektronisk apparat, der kan indfange og bearbejde elektromagnetisk stråling i forskellige frekvensområder.
Disse områder inddeles i kanaler.

METEOSAT kan således opfange almindeligt lys fra Jorden. Det giver de såkaldt VIS-billeder - visiuelle billeder. Her vil områder som havoverflader og vegetationsdækkede overflader kun udsende lidt lys, og derfor opfattes mørke, medens områder med bar og tør jord samt sne, is og skyer vil tilbagekaste mere lys, de opfattes derfor lysere. Det er skyerne, der har størst interesse her. De skyer, der har den kraftigste hvide farve, er de tykkeste, medens tyndere skyer toner over i mørkere farver, fordi reflektioner fra jorden delvis skinner igennem. Skyernes farve siger altså kun noget om skydækkets tykkelse, og intet om skyernes højde eller temperatur.

METEOSAT kan omstilles, så den scanner jorden for infrarød stråling. Det giver de såkaldte IR-billeder. Dette spektrum kan opdeles i mindre dele, og derved give oplysninger om forskellige forhold; men da dette ikke er en videnskabelig afhandling, tages det infrarøde under et.
Infrarød stråling kan under et opfattes som varmestråling. CO₂-gasser og andre luftarter i atmosfæren vil forstyrre optagelsen af stråling fra Jorden af dette 'lys'. Derfor må man på jordstationen korrigere for fejl ved optagelsen af disse billeder.
I det infrarøde område vil varme overflader udsende mest stråling og kolde overflader mindst stråling. Billedet opbygges derfor som et billede af temperaturer. De varme overflader tegnes mørke og de kolde overflader bliver lyse på billedet. De lyseste skyer er derfor i IR-billeder de koldeste, det vil sige, at de ligger højest. Som bekendt falder temperaturen helt automatisk jo længere man stiger op i atsmosfæren i hvert fald i det område af atmosfæren, hvor der kan forekomme skyer. Lavere liggende skyer kan derfor være svære at skelne på IR-billeder, da de ofte kan have en temperatur, der ikke afviger stort fra en fugtig jordoverflades temperatur. Dette fænomen hører vi tit om i TV's vejrudsigt. Billedet viser et tilsyneladende skyfrit område der hvor vi bor; men vi har ved selvsyn oplevet, at solen ikke har været fremme et eneste øjeblik den selv samme dag. Man må derfor supplere IR-billederne med VIS-billederne for at få et sandt billede af vejrsituationen på et givet tidspunkt på et udpeget sted.

METEOSAT kan også indstilles, så den kan registrere indholdet af vanddamp i atmosfæren. Det giver de såkaldte WV-IR-billeder (Water Vapour IR). Vanddampkanalen er speciel derved, at den optages i et frekvensområde, hvor atmosfæren bremser stort set al stråling fra jorden. Den stråling, der når op til satellitten, kommer således udelukkende fra atmosfærens mere eller mindre synlige indhold af vanddamp. Ved at få oplysninger om vanddampen i atmosfæren, kan man danne sig et indtryk af de energimængder - og de er store - der findes i form af fordampningsvarme.