Textstellen zum Kit 1: Erdbeobachtungssatelliten
Satellitenbilder sind Messwertkarten und keine Fotos;
Instrumente der Erderkundungssatelliten kennen

Textbausteine aus der Schüler-Mappe

Bild 1

Es gibt Satelliten mit sehr unterschiedlichen Aufgaben:
Fernerkundungssatelliten wie Envisat, Meteosat, NOAA, Spot, Landsat und Ikonos beobachten Erdoberfläche und Erdatmosphäre.
Kommunikationssatelliten sorgen für die weltweite Übertragung von Fernsehen, Rundfunk, Telephonie und Internet.
Navigationssatelliten wie GPS und Galileo ermöglichen die Orientierung auf der Erde.
Die Satelliten bewegen sich auf sehr unterschiedlichen Umlaufbahnen um die Erde. Auf der unten stehenden Abbildung ist die Position und Umlaufbahn der beiden Satelliten Envisat und Meteosat zu sehen.

Polare Umlaufbahnen

Geht die nahezu kreisförmige Umlaufbahn eines Satelliten durch Gebiete  des N- und S-Pols, so dreht sich die Erde während eines Satellitenumlaufes von ca. 100 Minuten unter der Satellitenbahn hindurch, die Satellitenbahn selbst bleibt dabei unverrückbar. Der Satellit bewegt sich in ca. 800 km Höhe über dem Erdboden. Jeder Umlauf erfasst einen anderen Beobachtungsstreifen. Erst nach z.B. 35 Tagen überfliegt der Satellit Envisat erneut das gleiche Gebiet. Man spricht hier von 35 Tagen der zeitlichen Auflösung.
Die Umlaufbahn ist so eingerichtet, dass Erdbeobachtungssatelliten in polarer Umlaufbahn zu nahezu gleicher Ortszeit einen Erdpunkt in bestimmter Breitenlage überfliegen, z.B. um 10.15 Uhr. Diesen Umlauf bezeichnet man als sonnensynchron.
Jedes mitgeführte Messinstrument hat seine typische räumliche Auflösung, d.h. jeder Messwert entspricht einer bestimmten Rechtecksfläche auf der Erdoberfläche. Über Spiegelsysteme werden die Punkte einer Messreihe senkrecht zur Flugrichtung gemessen. So entsteht Reihe um Reihe von Messwerten, aus denen an der Bodenstation Bilder entstehen. Jedem Bildpunkt entspricht dann ein Messwert.

Bild 2-3-4 ist ein Beispiel für die polare sonnensynchrone Umlaufbahn.

Geostationäre Umlaufbahnen

Geostationäre Umlaufbahnen sind kreisförmige Umlaufbahnen in ca. 36 000 km Höhe, die sich direkt in der Ebene des Äquators befinden. Der Satellit dreht sich mit der Erde in gleicher Winkelgeschwindigkeit, sodass er stets über der gleichen Region steht. Diese „geostationäre“ Position ist für die Beobachtung von meteorologischen Phänomenen wie Wolkenbewegungen unerlässlich. Geostationäre Satelliten stehen zur Datenübertragung zudem in ständigem Kontakt mit ihren Empfangsstationen auf der Erde. Die europäischen Meteosat-Satelliten senden die wohlbekannten Bilder für die Wettervorhersage im Fernsehen. Ein Meteosat-Satellit befindet sich auf der Position 0° geografische Länge über dem Golf von Guinea, um optimale Bilder von Europa und Afrika zu ermöglichen.

Bild 5-6-7 ist ein Beispiel für die geostationäre Umlaufbahn.

Merke:

Unter Fernerkundung versteht man die Beobachtung eines Objekts aus der Ferne, ohne mit diesem in physischem Kontakt zu stehen. Dies ist der Fall bei Satelliten, die die Erde aus großer Entfernung beobachten. Für Wissenschaftler stellt die Fernerkundung heute ein eigenständiges Fachgebiet dar, dessen wichtigstes Ziel die Entdeckung und Beobachtung der Veränderungen auf der Erdoberfläche ist.

Die Messinstrumente auf den Satelliten bestimmen, welche Informationen der Satellit in welcher optischen Auflösung ermöglicht. (Dazu einige Bildbeispiele)

Die Funktionen von Erderkundungssatelliten

Der Satellit Envisat als Beispiel

Bilder 12 und 13

Envisat hat eine Masse von 8 200 kg, davon sind 2 050 kg Instrumente, das entspricht einem großen Lkw. Der sehr große Satellit misst ohne den Sonnenkollektor 10 m x 4 m x 4 m. An Bord des Satelliten befinden sich zehn verschiedene wissenschaftliche Instrumente, mit deren Hilfe spezifische Informationen gesammelt werden können. Diese Instrumente tragen besondere Namen wie MERIS, ASAR oder SCIAMACHY. Aus den Messwerten dieser Instrumente werden sog. Satellitenbilder erstellt, um die zu untersuchenden Phänomene darzustellen.

Einige Instrumente des Satelliten Envisat

Der Satellit Envisat verfügt über 10 Instrumente mit unterschiedlichen Aufgaben:

Meris macht Aufnahmen im sichtbaren Licht, ASAR erkundet mit Hilfe von Radar das Relief, DORIS misst Distanzen und hilft bei der der Kontrolle der Satellitenposition.

Bild 14

MERIS misst das von der Sonne reflektierte Licht von Meeren und Festland. Damit lassen sich neben Echtfarbenbildern der Erde auch der Zustand von Vegetation, Chlorophyllkonzentration der Ozeane oder der Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre messen. Auf diesem Bild ist eine Algenblüte vor der bretonischen Küste zu sehen (15.06.03).

Bild 15

ASAR ist ein Radarinstrument, das die Kartierung der Erd-, Eis- und Meeresoberflächen ermöglicht und deren Veränderungen messen kann. ASAR erfasst damit auch die Bodennutzung und Bodenbeschaffenheit. Diese Aufnahme zeigt die durch den Tanker Prestige verursachte Ölpest vor der spanischen Küste (17.10.02).

Bild 16

SCIAMACHY misst Gasspuren, Wolken und Staubpartikel. Dadurch können die Auswirkungen von Industrieverschmutzungen, Vulkanausbrüchen und Waldbränden besser abgeschätzt werden. Diese Aufnahme zeigt die NO2-Konzentration in der europäischen Atmosphäre (2003/2004).