Der Vulkan Tonga brach aus und Satelliten aus verschiedenen Ländern veröffentlichten schockierende Bilder. Warum sind wir so zurückhaltend?

Der Ausbruch des Tonga-Vulkans hat in dem kleinen Land Tonga eine riesige Katastrophe verursacht. Die Vulkanasche ist in die Atmosphäre gelangt und in die umliegenden Gebiete getragen worden und könnte künftig das Weltklima beeinflussen. Heute werden wir nicht über die Folgen der Katastrophe sprechen, sondern nur über diesen Vulkanausbruch. Der größte Unterschied zu früheren Veranstaltungen besteht darin, dass die Kamera den weltbewegenden Moment aufzeichnete und die Hochtechnologie den Menschen einen Schock versetzte, den sie früher nicht erleben konnten.

Insbesondere die zahlreichen Satellitenfotos spiegeln die technologische Stärke verschiedener Länder wider und ermöglichen es den Menschen, diesen schockierenden Moment aus der Vogelperspektive aus dem Weltraum zu betrachten. Das obige Bild wurde vom US-amerikanischen Wettersatelliten GOES-17 aufgenommen. Der Satellit befand sich über dem Äquator bei 137 Grad westlicher Länge und hat gerade das schockierende Bild des Vulkanausbruchs aufgenommen.

Auch der japanische Satellit Himawari-8 hat diesen atemberaubenden Moment festgehalten. Der Satellit befand sich über dem Äquator bei 140° östlicher Länge, gerade rechtzeitig, um den Ausbruch des Tonga-Vulkans einzufangen.

China verfügt zudem schon seit langem über einen eigenen Wettersatelliten, der ebenfalls hoch oben am Himmel die Welt überblickt und Bilder vom Moment des Vulkanausbruchs aufnahm. Diese Bilder wurden von den Satelliten Fengyun-4B und Fengyun-2F aufgenommen.

Vergleicht man diese Bilder selbst, scheinen die von unserem Satelliten aufgenommenen Bilder nicht schlechter zu sein, sie sind sehr klar und gut geschichtet, aber der Winkel ist leicht verschoben. Warum ist das so?

Um diese Frage zu klären, müssen wir zunächst verstehen, was ein synchroner geostationärer Satellit ist.

Geosynchrone Satelliten sind im Allgemeinen künstliche Satelliten, die in eine Höhe von etwa 36.000 Kilometern (genauer gesagt 35.786 km) über dem Erdäquator gesendet werden. Sie laufen synchron mit der Geschwindigkeit der Erdrotation und umkreisen die Erde einmal in 24 Stunden. Auf diese Weise sieht es so aus, als würde der Satellit einen Punkt auf der Erde anstarren, ohne sich zu bewegen, mit einer festen Vogelperspektive auf etwa ein Drittel der Erde, und als würde er Tag und Nacht mit der Erde teilen.

Die überwiegende Mehrheit der Wetter- und Umweltüberwachungssatelliten weltweit sind von diesem Typ. Die Wettersatelliten der Fengyun-Serie meines Landes wurden nacheinander gestartet, darunter Fengyun-1 mit vier Satelliten, Fengyun-2 mit acht Satelliten, Fengyun-3 mit vier Satelliten und Fengyun-4 mit zwei Satelliten.

Einige dieser in den Weltraum geschossenen Satelliten werden für Experimente verwendet, während andere eine wichtige Rolle spielen. Der erste Satellit Nr. 1 wurde 1988 gestartet. Inzwischen sind die meisten der damals gestarteten Satelliten Fengyun 1 und 2 gescheitert. Die Genauigkeit und das technische Niveau der später gestarteten Satelliten werden immer höher. Sie funktionieren grundsätzlich normal und spielen eine zunehmend wichtige Rolle in der Volkswirtschaft und im Militär.

Der Satellit Fengyun-2F, der das Bild des Tonga-Vulkans aufnahm, wurde am 13. Januar 2012 gestartet und befand sich am 112. Längengrad Ost über dem Äquator. Der Satellit Fengyun-4B wurde am 3. Juni dieses Jahres gestartet und auf dem Längengrad 123,36° Ost über dem Äquator positioniert. Beide Satelliten befinden sich in einer Höhe von etwa 36.000 Kilometern und überwachen Veränderungen der meteorologischen Umgebung in einem Gebiet der Erde.

Der amerikanische Satellit GOES-17, der die Fotos vom Vulkanausbruch auf Tonga veröffentlichte, und der japanische Satellit Himawari 8 sind beides geosynchrone, orbital stationäre Satelliten zur Wetter- und Umweltüberwachung, die in einer Höhe von etwa 36.000 Kilometern operieren. Da es sich bei allen um Satelliten handelt, die hoch am Himmel kreisen, warum sind die Aufnahmewinkel unterschiedlich?

Hier liegt der Ursprung der Positionskoordinaten der Erde.

Um jede Position auf der Erde genau zu lokalisieren, zeichnen die Menschen einige virtuelle Linien auf die Erdoberfläche und bilden Koordinaten durch die Schnittpunkte horizontaler und vertikaler Punkte. Damit kann jede beliebige Stelle angekreuzt werden. Diese virtuellen Linien werden als Längen- und Breitengrade der Erde bezeichnet.

Der Meridian ist eine imaginäre Linie auf der Erdoberfläche, die durch den Nord- und Südpol verläuft, und diese Linien stellen die Längengrade dar. Der Meridian (Längengrad), der durch den ursprünglichen Standort des Greenwich Observatory in London, England, verläuft, wird international als Nullmeridian bezeichnet, auch bekannt als 0-Grad-Linie. Von der 0-Grad-Linie aus werden 360 Meridiane gleichmäßig um die Erde gezogen. Diese Meridiane werden Längengrade genannt.

Der Nordpol befindet sich auf einem Globus oder einer Karte normalerweise ganz oben. Wenn man also vom Nullmeridian (0 Grad Länge) nach rechts zählt, ist das der östliche Längengrad, und wenn man nach links zählt, ist das der westliche Längengrad. Der östliche und der westliche Längengrad teilen die Erde jeweils in zwei Hälften, jeweils mit 180 Grad, d. h., der östliche und der westliche Längengrad schneiden und überlappen sich bei 180 Grad, und der 180-Grad-Längengrad ist derselbe Meridian.

Der Breitengrad beginnt am Äquator, der die Erde in zwei Teile teilt, Nord und Süd. Die Linie, die sich um die Erde dreht, ist der Breitengrad 0. Wenn wir den Himmel in Richtung Nord- und Südpol im gleichen Verhältnis in 90 gleiche Teile unterteilen, erhalten wir 90 Grad südliche Breite und 90 Grad nördliche Breite. Ausgehend von null Grad verläuft die Strecke zum Nordpol von 1 Grad nördlicher Breite bis 90 Grad nördlicher Breite, und die Strecke zum Südpol verläuft von 1 Grad südlicher Breite bis 90 Grad. Der Nord- und der Südpol liegen im 90-Grad-Winkel.

Um jeden Ort auf der Erde genauer zu unterteilen, beispielsweise Ihr Zuhause, wo Sie sich gerade befinden, werden die Längen- und Breitengrade unter den Graden weiter in Minuten und Sekunden unterteilt: 1 Grad entspricht 60 Minuten und 1 Minute entspricht 60 Sekunden. Mit Dezimalpunkten kann die Zeit auf unter einer Sekunde bis hinunter zur Position einer Ameise unterteilt werden.

Beispielsweise beträgt die Lage von Peking 116°20′ östlicher Länge und 39°56′ nördlicher Breite, was sich jedoch nur auf die ungefähre Zentrumslage von Peking bezieht. Peking ist sehr groß und seine Längen- und Breitengrade erstrecken sich über mehrere Grad. Um einen bestimmten Ort in Peking zu bestimmen, müssen wir ihn daher durch Minuten und Sekunden unterteilen. Beispielsweise liegt der Platz des Himmlischen Friedens bei 116°23′17″ östlicher Länge und 39°54′27″ nördlicher Breite.

Das Symbol für den östlichen Längengrad ist E, das Symbol für den westlichen Längengrad ist W, das Symbol für den südlichen Breitengrad ist S und das Symbol für den nördlichen Breitengrad ist N. Grad, Minuten und Sekunden können durch "°, ', ″" dargestellt werden. Mit dieser Methode der Koordinatenaufteilung können Benutzer jede Adresse mit Längen- und Breitengraden markieren und mithilfe moderner Navigationssysteme dorthin gelangen, wo sie ihn finden.

Lassen Sie uns nun darüber sprechen, warum unsere Satellitenbilder am verzerrtsten sind.

Anhand der oben animierten Bilder können wir erkennen, dass unsere Bilder im Vergleich zu den Bildern amerikanischer und japanischer Satelliten zwar ebenfalls sehr klar sind, aber nur einen flüchtigen Blick aus der Ferne ermöglichen. Warum haben sie die Frontansicht nicht aufgenommen? Tatsächlich ist dies hauptsächlich eine Frage des Glücks und nicht des Niveaus oder der Technik.

Der genaue Ort des Vulkanausbruchs auf Tonga lag bei 20°32′34,8″ südlicher Breite und 174°24′21,6″ östlicher Länge. Dieser Standort weicht mehr als 20 Grad vom Äquatorbreitengrad ab, auf dem sich der Wetter- und Umweltsatellit befindet. Nun ignorieren wir die Breitengradabweichung und betrachten die Längengradabweichung mehrerer Satelliten.

Der US-Satellit GOES-17 befindet sich am 137. Längengrad West, etwa 49 Grad vom Längengrad des Tonga-Vulkans entfernt. Der japanische Satellit Himawari 8 befindet sich am 140. Längengrad Ost, nur 34 Grad vom Längengrad des Vulkans entfernt. und der chinesische Satellit Fengyun 4B befindet sich am 123. Längengrad Ost, 52 Grad vom Längengrad des Tonga-Vulkans entfernt; Fengyun 2F liegt am 112. Längengrad Ost, 62 Grad vom Längengrad des Tonga-Vulkans entfernt.

Aus diesem Grund sind nicht alle Bilder exakt zentriert. Je näher der Satellit ist, desto zentrierter ist das Bild. Der Längengrad unseres Satelliten vom Vulkanausbruch in Tonga ist größer als der der japanischen und amerikanischen Satelliten, was bedeutet, dass er am weitesten entfernt ist. Die Erde ist rund und je weiter sie entfernt ist, desto näher ist sie dem Horizont. Daher ist der Aufnahmewinkel im Vergleich zu dem amerikanischer und japanischer Satelliten leicht verzerrt.

Es ist ersichtlich, dass die Frage, ob das Foto gerade aufgenommen wurde oder nicht, von objektiven Faktoren bestimmt wird und nichts mit der technischen Ebene zu tun hat. Manche Leute sagen jedoch, dass der Längenunterschied zwischen dem Satelliten Fengyun-4B und dem amerikanischen Satelliten vom Tonga-Vulkan nur 3 Grad beträgt. Darüber hinaus ist der japanische Satellit am nächsten und die von amerikanischen Satelliten erfassten Vulkanausbrüche scheinen schockierender und deutlicher zu sein als jene, die von japanischen Satelliten erfasst werden. Deutet dies auf eine Lücke im technologischen Niveau hin?

Da ich ein gewöhnlicher populärwissenschaftlicher Autor bin und kein Wissenschaftler, der professionelle Forschung betreibt, kann ich keine ausführliche Antwort geben.

Kann der Satellit also seine Umlaufbahn anpassen, um zum Drehort zu eilen?

Einige Freunde fragten, ob es angesichts eines derart schockierenden Ereignisses nicht möglich sei, die Umlaufbahn des Satelliten anzupassen und zur Unfallstelle zu gehen, um den Unfallort zu ermitteln. Aus gesunder Menschenverstand betrachtet ist es natürlich möglich, aber die Kosten sind zu hoch. Denn die Umlaufbahnen aller Satelliten sind nach dem Start ins All festgelegt, insbesondere die der geostationären Satelliten, die in der Regel stationär sind.

Satelliten führen im Allgemeinen eine kleine Menge Treibstoff mit sich, der hauptsächlich zur Anpassung ihrer Umlaufbahnen verwendet wird, damit die Satelliten ihre festgelegten Umlaufbahnen beibehalten können. Obwohl die Höhenatmosphäre extrem dünn ist, gibt es immer noch eine Restatmosphäre, die Widerstand verursacht. Mit der Zeit wird der Satellit langsamer und seine Umlaufbahn wird niedriger. Wenn die Geschwindigkeit nicht so weit steigt, dass der Satellit seine Umlaufbahn wiedererlangt, wird er verschrottet, stürzt schließlich in die Atmosphäre und verglüht.

Diese Kraftstoffe sind Einwegbrennstoffe und können nicht wieder aufgefüllt werden. Sobald sie verwendet wurden, sind sie weg. Wenn einem Satelliten der Treibstoff ausgeht, wird er außer Dienst gestellt und verschrottet. Der Start eines Satelliten ins All kostet enorme Summen. Wenn der begrenzte Treibstoff nur für ein Foto verbraucht wird, käme das einem Selbstmord gleich und wäre die Kosten nicht wert.

Natürlich ist es nicht unmöglich, den Satelliten zu aktivieren, um seine Umlaufbahn zu ändern und so etwas zu erreichen, wenn ein größeres Ereignis eintritt, das das Überleben des Landes oder sogar der Menschheit gefährdet und wir bis zum Tod kämpfen müssen, um es zu retten. Die Frage ist jedoch: Kann diese Kraftstoffmenge diese Aufgabe erfüllen?

Darüber hinaus sind Operationen wie die Änderung der Umlaufbahn eines Satelliten nicht mit denen eines Kampfjets vergleichbar, bei dem man einfach das Ruder drehen kann. Im Weltraum gibt es keine Luft und Änderungen der Umlaufbahn hängen ausschließlich von der Reaktionskraft des Jets ab, was relativ langsam, kompliziert und zeitaufwändig ist. Bis die Bahnänderung erfolgreich ist und das Flugzeug den Himmel über der Notsituation erreicht, ist es bereits zu spät.

Wenn wir unseren Kurs ändern, um den Ausbruch des Tonga-Vulkans zu fotografieren, wird der Vulkan – unabhängig davon, ob uns das gelingt oder nicht – selbst wenn wir dort ankommen, schon längst erloschen sein und selbst die Asche wird weit weggetragen sein. Daher ist es völlig unnötig und unmöglich, sich bei der Erkennung solcher Notfälle auf Änderungen der Umlaufbahn geostationärer Satelliten zu verlassen. Ich frage mich, ob meine Freunde mit meiner Antwort zufrieden sind? Willkommen zur Diskussion, danke fürs Lesen.

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