Satelliti Artificiali

Attorno al nostro globo oggigiorno orbitano oltre 10000 rottami di dimensioni superiori a 1 metro di grandezza, oltre 100000 rottami compresi tra 1 metro e 10 centimetri ed un numero incalcolabile di corpi aventi dimensioni inferiori ai 10 centimetri.
Si tratta di resti di razzi utilizzati per lanciare i satelliti, satelliti fuori uso e satelliti come microsatelliti (di pochi cm) ancora funzionanti.
Le orbite polari sono perloppiù comprese tra gli 800 e i 1200 km anche se vi sono orbite polari inferiori prossime ai 400 km di altezza e orbite superiori ai 20000 km (GPS).
Mentre le orbite geostazionerie sono generalmente comprese tra i 35900 km e i 36000 km di altezza.
Lungo le orbite satellitari vi ruotano un certo numero di satelliti, a dipendenza del sistema satellitare preso in considerazione.

Satelliti polari: si tratta di satelliti orbitanti molto spesso lungo l’asse polare dunque dal polo nord al polo sud con velocità da doppie a triple rispetto alla velocità della rotazione terrestre calcolata all’equatore (460 metri al secondo).
Tali grandi velocità di spostamento satellitari sono date dal fatto che un satellite posto a bassa quota è molto più soggetto alla forza di gravità terrestre che dunque dev’essere eguagliata in egual misura alla forza centripeta per far si che il satellite non precipiti sulla terra.
Generalmente più un satellite scorre lungo un’orbita a bassa quota più la sua velocìtà di rotazione in essa dev’essere elevata in pratica.
Alcuni sistemi satellitari posti lugo orbite polari:
Teledesic 1: composto da 840 satelliti disposti lungo 21 orbite poste a 780 km di altezza (telefonia e internet).

Teledesic 2: composto da 288 satelliti posti lungo 16 piani orbitali a circa 920 km di altezza (telefonia e internet).

Global star: composto da 48 satelliti ruotanti lungo 8 piani orbitali a circa 1600 km di altezza (telefonia e internet).
Google Earth: usa oltre 800 satelliti posti a circa 700 km di altezza.
Satelliti meteorologici, fotografici e di spionaggio: numerosi satelliti posti in orbite comprese tra i 400 km e i 1200 km di altezza.
Uno noto è il satellite Hubble, un satellite polare posto a circa 800 km di altezza, il satellite telescopico riuscì a scattare un immagine dell’universo a 11 miliardi di anni luce di distanza da noi, riprendendo di conseguenza come si presentava l’universo di 11 miliardi di anni or sono.
GPS: composto da 24 satelliti orbitanti lungo 6 piani orbitali (fino a due anni fa) posti a circa 20200 km di altezza lungo piani orbitali trasversali.

I satelliti geostazionari invece sono posti a grandi distanze dalla terra, dunque meno soggetti alla forza gravitazionale della terra, in tal modo dispongono di velocità minori per eguagliare la forza centripeta alla forza di gravità.
Perloppiù posti lungo piani orbitali sopra il piano equatoriale a distanze comprese tra i 35000 e 36000, ruotano alla stessa velocità della rotazione terrestre (460 metri al secondo) da ovest verso est (come la terra), questo rende un satellite in continuo movimento apparentemente fermo, poicchè posto sempre fisso al di sopra della stessa regione geografica.
Alcuni sistemi satellitari geostazionari:
Satelliti TV e Radio: si tratta di 35 satelliti geostazionari (fino a due anni fa) posti sopra il piano equatoriale a circa 36000 km dal suolo.
Satelliti Meteosat: 30 satelliti geostazionari (fino a due anni fa) posti sopra il piano equatoriale a circa 35900 km di atezza.
Intelsat: sono 16 satelliti (4 di questi televisivi) destinati alle comunicazioni telefoniche, sono satelliti geostazionari disposti sopra il piano equatoriale, inoltre si aggiungono i 4 satelliti Immersat sempre destinati a collegamenti internet e di telefonia, anch’essi non disposti lungo il piano equatoriale, benchè siano geostazionari.
Infine vi sono molti altri satelliti destinati perloppiù a ricerche di natura scentifica (climatologia/eliofisica/astronomia) posti a distanze comprese tra i 30000 fino ai 60000 km dalla terra.

Dal 1957 (lancio del primo satellite) il problema dell’inquinamento spaziale è in continuo aumento, il numero di satelliti e detriti è in continuo aumento e con esso anche il rischio di collisioni tra i vari satelliti.
Qualcuno si potrà chiedere perchè non far esplodere i satelliti fuori uso per risolvere il problema della spazzatura spaziale?

Perchè non si farebbe che peggiorare il problema, oltre ad aumetare i detriti gia numerosi, i molti frantumi creerebbe solo un maggior pericolo per i satelliti ancora in uso.
Generalmente si cerca di deviarne l’orbita così che entrando in contatto con l’atmosfera si disintegrano automaticamente come un meteorite, ma ciò non è sempre evidente, talvolta anche troppo pericoloso, in quanto deviando un satellite si arrischiano collisioni con altri satelliti o detriti che potrebbero provocare potenti esplosioni a catena nello spazio, in grado di danneggiare anche satelliti ancora in uso, producendo così danni per bilioni di dollari, oltre a produrre un aumento esponenziale di nuovi detriti.
Questo può far pensare a quanto l’evoluzione tecnologica con tutti i suoi benefici, abbia comunque procurato un inquinamento spaziale non indifferente.

I satelliti che vedono con 3 lunghezze d’onda:
Stiamo parlando dei satelliti meteosat, che vedono alle microonde, nell’infrarosso e nel visibile.

Microonde: sono lunghezze d’onda che vengono riflesse dal vapore acqueo, in questo modo le immagini riprese dai circa 35900 km da distanza sopra il piano equatoriale consentoni di rilevare la concentrazione del vapore acqueo in tutto il globo alle varie latitudini.
Come si può constatare dalle immagini, tali lunghezze d’onda (equivalente a circa 300MHz) consentono di rilevare l’andamento rotatorio della circolazione atmosferica come pure il tipo di circolzione in atto su una determinata area: le aree più chiare corrispondono alle depressioni mentre quelle più scure ad aree anticicloniche, poichè contenenti un tasso d’umidità relativo inferiore.
L’ultima immagine invece rende presente il tasso di umidità effettivo presente al suolo, appare subito evidente quanto le aree equatoriali abbiano un tasso di umidità effettivo superiore rispetto alle regioni polari: ciò è dovuto al fatto che l’aria più è calda, più può contenere una concentrazione di vapore acqueo superiore, contrariamente all’aria più fredda, all’interno della quale il limite di saturazione (punto di rugiada) del vapore acqueo avvine già con una concentrazione del vapore acqueo inferiore.
Un esempio: con 10,7 centimetri cubi di vapore acqueo per metro cubo di aria, il punto di rugiada è di 11,4°C, mentre con una temperatura di 24,2°C si possono avere 21,4 cm3/m3 prima di raggiungere il punto di saturazione dell’vapore acqueo.
Il tutto viene poi generalmente rappresentato con falsi colori.

Infrarosso: con questa lunghezza d’onda (equivalente a circa 300THz), si possono rilevare meglio le nubi “fredde”, ossia quelle più elevate, sovrastanti l’alta troposfera, poichè la lunghezza d’onda viene meglio riflessa.
Si possono distinguere bene i sistemi frontali, aventi nubi sviluppate anche in quota, dunque contenenti nubi aventi una temperatura inferiore.

Nel visibile: con questa lunghezza d’onda (equivalente ai 300/3000THZ) si può rilevare tutta la nuvolosià presente a tutti i livelli della troposfera.
Notate dalle immagini come la nuvolosià stratocumuliforne (bassa) sia la più diffusa al mondo.
Recentemente si è constatato che l’estensione di questo genere di nuvolosità, può variare a seconda dell’attività solare, il che può di conseguenza avere un influenza a livello climatico, per il fatto che riflettendo parte della radiazione solare verso lo spazio, regola l’andamento termico al suolo.
Google. Risultato della ricerca di immagini per http://www.fvalk.com/images/Day_image/METEOSAT-8-1200-WLD.jpg
Con questo tipo di immagini si può subito notare quanto in realtà vi sia molta più nuvolosità presente rispetto a quanto rendono presente le immagini satellitari proposte generalmente dai bolletti meteorologici, spesso mostrate con immagini infrarosse per ovvi motivi di luminosità diurna.

Ecco perchè una giornata nebbiosa o nuvolosa pesente in una determinata regione, non viene spesso rilevata come tale dalle immagini meteosat proposte dai bollettini meteorologici, poichè questo genere d’immagini sono riprese all’infrarosso e dunque non rilevano la nuvolositâ più bassa, avente di conseguenza una temperatura superiore.

Satelliti che porteranno i nostri messaggi nel futuro, possibile?
Si, grazie al satellite KEO che verrà lanciato tra la fine del 2009 e l’inizio del 2010, quando sarà pronta la capsula spaziale ARIANNE 5.
KEO è un satellite costruito dalla ESA (ente spaziale europeo) e lo scopo ultimo della missione è quella di portare i nostri messaggi nel futuro: appuntamento al 50010!
Non a caso scrivo questo, infatti il programma della missione prevede che il satellite vagherà nello spazio per ben 48000 anni, prima di rientrare nell’atmosfera terrestre, il che avverrà appunto nel 50010.

Ma cosa si porterà a presso il satellite?
Tutti noi siamo invitati (gratuitamente) a scivere uno o più messaggi, semplicemente accedendo al sito: Welcome to KEO fino alla fine del 2008.
Oltre a ciò, il satellite porterà con se filmati e messaggi vocali di tutto il mondo, inoltre un’istruzione completa per la costruzione di un disco DVD: caso mai che in futuro non sia più in uso.
Il tutto verrà memorizzato in un server, racchiuso a sua volta in una “capsula del tempo”, si tratta di particolari involucri che isolano il server dall’ambiente circostate, sono involucri resistenti dunque ad alte o basse temperature, radiazioni elettromagnetiche ad alta frequenza e impatti.
Il tutto verrà pure posto in due copie, una delle quali resterà a terra, con i nostri messaggi che potranno essere letti in anonimato dal sito, mentre una coppia andrà appunto a bordo del satellite.
Non è scontato che in futuro l’uomo non perda parte delle nozioni scentifiche del quale dispone oggigiorno, grazie al progetto KEO potremo riportare la storia della terra e le nostre conoscenze alle popolazioni future.
Qui la domanda nasce spontanea: saranno in grado di decifrarne i contenuti?
Probabilmente si, come le civiltà passate (Egizi; Maya; Inca; ecc… ecc…) ci hanno riportato la loro grande storia e le loro strabilianti conoscenze nel campo astronomico e matematico, con l’ausilio dei geroglifici; noi malgrado non siano linguaggi o sistemi di scrittura ancora in uso, riusciamo comunque a decifrarne il contenuto, lo stesso potrebbe valere per popolazioni future, anche distanti 50000 anni da noi.
Esistono altri progetti similari, un satellite ad esempio, già partito alcuni anni fa, rientrerà nell’atmosfera terrestre tra 8,5 milioni di anni, riportando la storia geologica della terra, passata, presente e futura (in base alle previsioni oggi a disposizione).
Questo satellite potrà in questo modo entrare a disposizione a popolazioni di un futuro remoto, se non addirittura a qualche altra specie evoluta, se l’uomo non sarà più presente.
Infine vi sono le sonde Pioneer e Voyager: sono due sonde lanciate anni fa e che non faranno mai più ritorno.
In poche parole le due sonde vagheranno nello spazio fintanto che, anche se in un futuro remoto, una civiltà extraterrestre evoluta un po come la nostra non ne venga in possesso, almeno, questo è lo scopo della missione.
Anche qui le due sonde porteranno messaggi, filmati e messaggi vocali da tutto il mondo nello spazio, per testimoniare che sulla terra esiste o è esistita una civiltà evoluta, che non si sentiva sola nell’universo.
Entrambi le sonde circa 2 anni fa hanno oltrepassato l’Elioschok, considerato l’unico vero ostacolo per la missione.
Si tratta di un area elettricamente molto turbolenta, poichè qui ai confini del sistema solare, il vento solare (Eliosfera) entra in contrasto con i “venti galattici”, con gas interstellari (allo stato di magnetoplasma) che si spostano a velocità anche superiori ai 3000 km/s (vento solare: 300-800 Km/s).
Ma come già detto, il problema dell’Elioschok sembra sia acqua passata, dunque le sonde potranno vagare nel cosmo, verso mete ignote.

È una bellissima sensazione scrivere il messaggio, chiedendomi:
Cosa penserà colui che leggerà il messaggio?
Come sarà il modo di domani?
Io personalmente lo trovo un progetto molto interessante!!

Un clima che non conosce frontiere

Le nubi e le perturbazione si spostano attraverso l’atmosfera per mezzo di una circolazione atmosferica che non conosce confini politici, creare una rete di rilevamento globale con dati accessibili a qualsiasi paese del globo, risulta essenziale al fine di poter elaborare qualsiasi previsione meteorologica.

Infatti in meteorologia risulta indispensabile mantenere sempre una coperazione internazionale, basti pensare che oggi il tempo in Svizzera è fortemente influenzato dalle condizioni meteo che si presentavano in Francia 1 o 2 giorni fa, oppure dalle condizioni meteo che si presentavano negli USA 4 o 5 gliorni fa e ancora dalle condizioni meteo che si presentavano in Giappone una decina di giorni fa.

Oggi in tutto vi sono una miriade di stazioni di rilevamento sparse ai quattro angoli della terra, dalle regioni più remote alle regioni più popolate, in Svizzera vi sono 800 stazioni di rilevamento sparse su tutto il territorio , dalle pianure alle vette più elevate.

Gia dalla seconda metà del 1600 ci si rese conto dell’importanza di creare una rete di raccolta dati, infatti Gianduca di Toscana promose nel 1654 una raccolta dato meteorologici in una seria di località tra le quali Firenze; Varsavia; Parigi; Insbrubruck e altre ancora, tuttavia per varie ragioni l’attività cesso appena dopo pochi anni e dovettero passare altri 150 anni circa prima che l’importanza delle reti di rilevamento fossero ancorate definitivamente nella comunità scentifica.

Tuttavia l’utilizzo di dati raccolti per elaborare previsioni meteorologiche richiede tempi di comunicazione piuttosto brevi, cosa che inizialmente i mezzi non permettevano, solo dopo la seconda metà dell ‘800 grazie all’avvento del telegrafo i dati potevano essere trasmessi in tempi nettamente inferiori e a regioni sempre più distanti tra loro.

Da quel momento le reti di rilevamento fiorirono rapidamente fino a ricoprire l’intero globo in pochi decenni e grazie ai mezzi sempre più sofisticati vennero sempre più perfezionate al fine di poter raccogliere dati sempre più precisi.

Tuttavia fino a pochi decenni anni fa le stazioni di rilevamento e di raccolta dati, rimasero costituiti da stumenti manuali, ossia necessitavano della presenza di osservatori o osservatrici che leggessero regolarmente i dati misurati dagli stumenti e li trasmisero ai rispettivi centri di raccolta dati.

Per questo motivo diffusione delle stazioni di rilevamento fu limitata alle aree urbane e facilmente accessibili.

L’evoluzione tecnica avvenuta dopo la seconda guerra mondiale permise lo sviluppo di stazioni automatiche, ossia che non necessitano di un’osservatore che trasmette i dati raccolti, il tutto funziona insomma in maniera automatica, questo permise successivamente l’installazioni di stazioni di rilevamento anche in regioni disabitate e facilmente accessibili, ma meteorologicamente molto interessanti (oceani; deserti; Antartide; Artico; vette delle montagne; ecc… ecc…).

Oggi tutti i dati raccolti dalla rete di rilevamento sono accessibili a tutti i paesi del mondo, uno scambio dati meteo-climatici continuo che viene gestito dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale per mezzo dellla rete GTS (Global Telecommuncation System) e già molto prima dell’avvento di Internet permise lo scambio dati da un capo all’altro del mondo, anche USA e Unione Soviatica si resero conto di quanto fu indispensabile coperare in tal senso pur trovandosi in un periodo politico difficile durante la guerra fredda.

Insomma si resero conto entrambi che senza i dati raccolti sul territorio “nemico”, anche le proprie previsioni ne avrebbero risentito fortemente a livelli qualitativo.

Oggi tutti i dati raccolti dalle stazioni di rilevamento vengono trasmessi automaticamente a dei Supercomputer, si tratta calcolatori in grado di raccogliere e analizzare tutti i dati raccolti da tutto il mondo e a tutti i levelli dell’atmosfera.

Anche i satelliti (sia polari che geostazionari) oggi costituiscono un interessante ed efficace mezzo per raccogliere dati meteo-climatici di qualsiasi genere, infatti ogni satellite è in grado di “osservare” l’atmosfera con varie lunghezze d’onda (microonde; infrarosso; visibile) potendo così osservare, analizzare contemporaneamente diversi parametri presenti su superfici molto vaste del globo (es. vapore acqueo; andamento termico; temperatura e altezza delle nubi; copertura nuvolosa; direzione e velocità dei venti; ecc…ecc…, tutto questo lungo tutto il prifilo verticale dell’atmosfera).

Le precipitazioni vengono invece rilevate con delle antenne (Radar).

Inizialmente i Radar furono utilizzati in tempo di guerra per rilevare la presenza di aerei nemici, le precipitazioni all’interno delle nubi costituirono però un ostacolo importante nel monitorare lo spostamento degli aerei poichè tali antenne trasmettono ad una lunghezza d’onda tale, da poter essere riflesse in parte dalla caduta di precipitazioni (neve, pioggia e sopratutto grandine), costituendo in tal modo un certo disturbo nel controllo dei velivoli aerei.

Qualcuno però pensò di fruttare quello che fino a pochi decenni fa poteva rappresentare un ostacolo delle immagini radar, amplificando il segnale di ritorno indotto dalla caduta di precipitazioni al fine di poter monitorare l’intensità e lo spostamento delle precipitazioni all’interno dell’atmosfera.

Oggi anche le immagini radar costituiscono un mezzo molto importante dal quale si possono estrapolare diverse informazioni oltre a quelle inerenti le precipitazioni stesse presenti su una superficie di 150000 chilometri quadrati (raggio dall’antenna di 200 chilometri fino ad un’altezza di 12 chilometri), si può determinare l’intensità e la direzione dei venti presenti alle alte quote, grazie ad immagini riprese in sequenza ogni 5 minuti , oppure la presenza di celle temporalesche, dunque la possibilità di grandine su una determinata area geografica.

In definitiva tutte le informazioni raccolte da tutto il mondo vengono analizzate da dei potenti computer che secondo le condizioni presenti rielaborano quale delle possibili miriadi di evoluzioni risulta la più probabile tenendo in considerazione tutti i parametri meteorologici, il risultato che ne conseguirà sarâ una previsione numerica, al meteorologo spetta il compito di leggere e decifrare la previsione elaborata in automatico apportando eventuali modifiche in corrispondenza alla propria conoscenza delle condizioni meteo-climatiche tipicamente presenti sulla propria regione.

La previsione in automatico vengono oggi elaborate in Svizzera su parcelle di territorio dalle dimensioni di 2,2 km, in futuro la tendenza sarà quella di poter elaborare previsioni automatiche su porzioni di territorio sempre più piccole al fine di avere risultati sempre migliori, questo richiederà un numero sempre maggiore di dati, ma dato che non è sempre possibile spargere ovunque stazioni di rilevamento via terra, si cerca sempre più di potenziare quelli che sono i rilevatori che dall’alto “osservano” vaste superfici del globo, ossia i satelliti.

Grazie a rilevatori posti sui satelliti sempre più sofisticati e potenti, si potrà avere in futuro un maggior numero di dati sempre più precisi considerando inoltre che proprio in questi anni sono in corso studi su fattori piuttosto noti (quali ad esempio variazioni dell’altezza degli oceani e variazioni della forza del campo di gravità terrestre), ma del quale ancora non si conoscono bene gli effetti che questi possano comportare sui processi meteo-climatici, il futuro meteorologico riserverà certamente molte sorprese!