Vệtinh quan sát Trái Đất
Tiếp theo các kỳtrước, kỳnày chúng ta sẽcùng tìm hiểu vềcác loại vệ
tinh quan sát Trái đất và những thành tựu trong sửdụng vệtinh nghiên cứu
Trái đất.
Vệtinh quan sát Trái đất
Hiện nay có rất nhiều vệtinh nhân tạo từtrên cao quan
sát Trái đất với nhiều mụcđích khác nhau như: Chụpảnh và dự
báo thời tiết; theo dõi ô nhiễm môi trường và tầng ôzôn; khoa
học vềkhí hậu; theo dõi đấtđai nông nghiệp, rừng…
Việc quan sát, chụpảnh từvệtinh không phải chỉdùng
sóng ánh sáng nhìn thấy mà có thểdùng nhiều loại sóng có
bước sóng khác nhau trong phổsóng điện từ, chủyếu là:
- Ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại gần, tức là sóng điện từtrong phạm vi
bước sóng từ0,6 đến 1,6 micromet (µm) để theo dõi, chụpảnh mây, mặtđất.
- Tia hồng ngoại bước sóng từ3,9 µmđến 7,3 µmđể theo dõi hơi nước và
bước sóng từ8,7 µmđến 13,4 µmđể chụpảnh nhiệt (đo nhiệtđộ).
Rất nhiều phép chụpảnh được thực hiện theo phương pháp quét, ảnh ghi
theo kỹthuật sốtrực tiếp truyền vềTrái đấtđể xửlý.
Vệtinh sửdụng để quan sát Trái đất có nhiều loại.
Vệtinh địa tĩnh: Có ưuđiểm là đứng yên ởmộtđộ cao xác định so với mặt
đất (gần 36.000 km so với mặtđất), từvệtinh địa tĩnh có thểchụpảnh rõ gần một
nửa diện tích Trái đất. Tuy nhiên, mỗi vệtinh địa tĩnh luôn cố định ởmộtđiểm
trên xích đạo nên hình ảnh chụp những nơiởgần vềphía cực Bắc hoặc Nam khá
xiên, có thểcó những chi tiết không rõ.
Vệtinh quỹ đạo cực: Vệtinh bay theo quỹ đạo cực quanh Trái đấttheo mặt
phẳng gần như đi qua hai cực Bắc, Nam và vuông góc với mặt xích đạo. So với vệ
tinh địa tĩnh, vệtinh quỹ đạo cực bay thấp hơn nhiều, cách mặtđất khoảng 700
đến 800 km và quay quanh Trái đất nhiều vòng trong một ngày đêm. Người ta còn
tính toán sao cho vệtinh bay trên xích đạo cũng nhưbay trên một vĩtuyến nhất
định nào đó đềuđúng vào một giờmặt trời nhấtđịnh nên gọi là vệtinh đồng bộ
mặt trời. Nhờ đó,ởmộtđịa phương nào đó, quanh nămđều thấy vệtinh ởtrên đầu
vào đúng một thờiđiểm trong ngày. Vì vậy, vệtinh đồng bộmặt trời cho phép theo
dõi các thông sốtrên mặtđất nhưnhiệtđộ, mây mù… ởmộtđịa phương vào đúng
một giờnào đó thay đổi trong năm nhưthếnào.
Bay theo quỹ đạo cựcđồng bộmặt trời, vệtinh có nhiềuđiều kiện thuận lợi
để quan sát Trái đất, theo dõi được nhiều vùng trên mặtđất.
Quỹ đạo nghiêng: Độ nghiêng của mặt quỹ đạo vào khoảng giữa00 (quỹ đạo
xích đạo) và 900 (quỹ đạo cực). Quỹ đạođược chọn dựa theo yêu cầu là phải theo
dõi kỹvùng nào, vĩtuyến nào… Độ cao của những vệtinh theo quỹ đạo nghiêng
thường chỉvài trăm kilomet, vì vậy, nó quay quanh Trái đất rất nhanh, một vòng
chỉvài giờ. Những vệtinh này không đồng bộvới mặtđất, nó “nhìn xuống” một
vùng nào đấy vào những thờiđiểm khác nhau.
Một sốvệtinh quan sát Trái đấtđang hoạtđộng
Hiện nay, trên bầu trời có khá nhiều vệ
tinh
quan sát Trái đất, trong đó phần lớn là vệtinh thờ
i
tiết c?a nhiều nước khác nhau.
Mỹcó vệtinh địa tĩnh phục vụdựbáo thời tiế
t
GOES-11 chuyên quan sát miền tây Thái Bình Dươ
ng
và GOES-12 chuyên quan sát phía đông vùng sông Amazôn. Nhật Bản có vệtinh địa
tĩnh đang hoạtđộng là MTSAT-IR ởtrên vùng giữa Thái Bình Dương. Châu Âu có
Meteosat-8 (ở3,50 đông), Meteosat-9 (00) ởphía trên Đại Tây Dương, Meteosat-6
(630 đông) và Meteosat-7 (57,50 đông) trên ẤnĐộ Dương. Nước Nga có vệtinh
địa tĩnh GOMS trên xích đạo phía nam của Mátxcơva. ẤnĐộ có vệtinh địa tĩnh để
nghiên cứu khí tượng. Trung Quốc có vệtinh địa tĩnh FY-2C ở1050 đông và FY-2D
ở86,50 đông.
Vềvệtinh quỹ đạo cực, Mỹcó một loạt vệtinh khí tượng ký hiệu là NOAA (số
17, 18, 15, 16, 14, 12). Châu Âu có vệtinh Metop-A, Nga có loạt vệtinh Meteor và
RESURS. ẤnĐộ và Trung Quốc cũng có nhiều vệtinh quỹ đạo cực. Trên các vệtinh
này, người ta dùng ánh sáng nhìn thấy chụpảnh mặtđất vào ban ngày, người bình
thường nhìn những ảnh này cũng thấyđược mây, mưa, gió bão, hồao, rừng, núi,
tuyết rơi, cháy rừng, ô nhiễm khói, bụi…
Những ảnh chụp vềnhiệt, chụp bằng tia hồng ngoại… thường dùng phương
pháp quét, phải có người có trình độ chuyên môn phân tích mới hiểuđược. Từcác
ảnh chụp bằng máy gọi là bộquét sóng có thểtìm hiểuđược các loại mây ởcao hay
thấp, nhiệtđộ trên mặtđất và trên mặt nướcđại dương…
Những ảnh hồng ngoại cho biết cảnhững hải lưu, dòng xoáy trên biển mà
ngườiđi biển thường xuyên phải quan tâm. Ngày nay những ngườiđánh cá chuyên
nghiệp có điều kiện theo dõi những ảnh đặc biệt do vệtinh cung cấpđể luậnđoán
vềnơi cá quần tụ, luồng cá đi về… để tổchứcđánh bắt. Việc theo dõi tuyết rơi,
lượng tuyết tích tụ ở mặtđấtđể biết khảnăng dựtrữnước cho mùa màng; việc
theo dõi băng trôi, núi băng lở ảnh hưởng đến nhiệtđộ,độ cao mực nước biển…
Ngay cảviệc cháy rừng, ô nhiễm khói, nước lụt… ởmột vùng, mộtđịa phương cũng
có thểbiếtđược chính xác từ ảnh vệtinh.
Ví dụ,ởnhững vùng xa xôi, các trạm quan sát thưa thớt, vệtinh thông báo
rất nhanh có cháy không những khi ngọn lửađã bốc lên mà cảnhững nơi cháy âm ỉ
do ởvệtinh có sựkết hợp rất chặt chẽgiữa chụpảnh bằng ánh sáng và chụpảnh
bằng hồng ngoại, có thểchụpảnh ởnhững nơi thải ra nhiều CO2…
Những thành tựu nghiên cứu Trái đất bằng vệtinh
Năm 2007 là năm kỷniệm
50 năm quan sát Trái đất từvũ
trụ(nhờvệtinh, bắtđầu là
Sputmik 1 của Liên Xô phóng năm
1957). Người ta đã tóm tắt những
thành tựu quan trọng nhưsau:
Chụpảnh thời tiết và dựbáo
thời tiết: Có thểnói hiện nay
không có một cơn bão lớn, nhỏnào mà không được dựbáo trước, những thông số
vềthời tiết, khí hậu luôn được cập nhật trên phạm vi toàn cầu, cho phép dựbáo
trước 7 ngày.
Theo dõi ô nhiễm và thiếu hụtởtầng ôzôn để có biện pháp khắc phục hiệu quả:
Những thông tin từcác vệtinh cung cấp cho phép đưa ra các cách tính toán về động
học ô nhiễm môi trường, từ đó dự đoán những thay đổi vềthành phần khí quyển
khá chính xác. Chính những dựbáo vềhưhỏng, thiếu hụtởtầng ôzôn đã dẫnđến
Nghị định thưMontreal vềchống thải các chất khí phá hoại tầng ôzôn.
Khoa học vềkhí hậu: Nhờvệtinh đã hình thành môn khoa học vềkhí hậu toàn
cầu. Vệtinh đã cung cấp nhiệtđộ bềmặtđại dương, sốliệu chính xác vềbăng lở ở
Bắc cực, vềbăng trôi trên mặt biển… những yếu tốrất quan trọng để dựbáo vềsự
nóng lên toàn cầu, El Nino, La Nina…
Theo dõi đấtđai trồng trọt: Vệtinh cho phép theo dõi chính xác những thay
đổi vềdiện tích cây xanh phủtrên bềmặt Trái đất, đấtđai trồng trọt… từ đó, cảnh
báo vềnạn chặt phá rừng, khuyến nghịvềkhôi phục cây xanh phủkín nơi hoang
hoá, thậm chí có cảTrung tâm quốc tếvềdựbáo thiếu lương thực, đã dựbáo khá
đúng cho khu vực nam Sahara của châu Phi.