L'osservazione della Terra dallo spazio è stata una delle prime applicazioni delle tecnologie spaziali. Clamorosa è stata la scoperta - o meglio la conferma di quanto alcuni ricercatori avevano anticipato sulla base di studi teorici - del danneggiamento allo strato d'ozono arrecato dai gas clo
uorocarburi grazie al satellite Nimbus 7 della Nasa agli inizi degli anni Ottanta. Da allora decine di satelliti si sono succeduti nello spazio per monitorare in tempo reale e su scala globale grandezze come il livello degli oceani, la temperatura, la copertura e lo spessore del ghiaccio dei poli o i quantitativi dei diversi gas nell'atmosfera nelle varie parti del mondo.
Queste infomazioni ci permettono di seguire anche i più piccoli mutamenti di diverse caratteristiche fisicochimiche dell'atmosfera nonchè della Terra, e correlandole tra di loro - per esempio temperatura e livello dei mari, tasso di anidride carbonica - di utilizzarle per ottonere previsioni sull'evoluzione del clima a lungo termine, ma anche a breve termine per meglio prevedere l'insorgere e lo sviluppo di eventi estremi come gli uragani.
Ogni nuovo satellite porta nuovi strumenti realizzati con le tecnologie più recenti che ne accrescono sensibilità, precisione e affidabilità riducendone nel contempo dimensioni e costi di lancio in rapporto alle generazioni precedenti.
L'Agenzia spaziale europea Esa ha varato un programma denominato "Earth explorer" che ha lo scopo di studiare e capire il funzionamento della Terra e l'influsso dell'attività umana sui processi naturali del pianeta.
Con il satellite "Soil moisture and ocean Salinity mission" (Smos) l'Esa ha messo in cantiere una missione definita la missione per l'acqua. Contribuirà a scoprire nuovi aspetti legati al ciclo dell'acqua finora sconosciuti o non capiti dai ricercatori.
Dopo i satelliti Envisat 1 e 2 , Metop e Goce, Smos è il quinto satellite di osservazione della Terra dell'Esa lanciato con successo a inizio di novembre e ora dopo il corretto posizionamentoi n orbita polare e il perfetto dispiegamento dello strumento e dei pannelli fotovoltaici si trova in fase di calibrazione che durerà fino alla primavera del 2010.
Alcune settimane fa è stato pubblicato un rapporto sull'evoluzione del clima in Svizzera e sulle prospettive a medio , lungo termine. Si prevede una sempre più frequente scarsità di precipitazioni nel semestre estivo. E' avvenuto nelle estati 2003 e 2006 ed è successo la scorsa estate, che ha visto inaridite vaste parti del territorio elvetico riducendo i raccolti agli agricoltori.
La variabilità dell'umidità del suolo, della sanilità degli oceani sono cause ed effetto del ciclo dell'acqua tra terra ferma, oceani e atmosfera. Si tratta di un processo molto complesso e finora non chiarito a fondo dai ricercatori.
L'umidità nel suolo sebbene rappresenti solo una piccola parte dell'acqua presente sul nostro pianeta ha un ruolo fondamentale sul ciclo dell'acqua, sia a livello di evaporazione nell'atmosfera che nei modelli idrologici compredenti le acque sotterranee.
Con Smos l'Esa vuole poter fornire una mappa globale dell'umidità del terreno aggiornata ogni tre giorni in quello che viene definito lo strato delle radici, cioè fino a una profondità di 1-2 metri.
La conoscenza del tasso d'umidità nel terreno può servire a migliorare le previsioni meteo a breve e medio termine, come pure a migliorare i modelli idrologici e il monitoraggio della fotosintesi che determina a sua volta lo sviluppo della vegetazione che alimenta il ciclo del carbonio (anidride carbonica nell'atmosfera).
La salinità dell'acqua degli oceani assieme alla sua temperatura superficiale influisce sulla circolazione delle correnti marine. Circolazione oceanica che, trasportando calore dall'equatore verso i poli, determina il clima nelle varie regioni del globo mantenendo ad esempio relativamente temperata l'Europa grazie alla particolare corrente che dal Golfo del Messico scorre proprio verso il continente europeo, dove altrimenti avremmo temperature simili a quelle in Canada (Milano e Montreal si trovano praticamente alla stessa latitudine, 45°).
Il monitoraggio della salinità è uno strumento fondamentale per la climatologia, considerato che una sua variazione, dovuta ad esempio a un maggior afflusso di acque dolci a causa della fusione della calotta artica, puo diminuire la velocità di affondamento delle acque fredde e qiundi rallentare il trasporto di quelle calde in superficie. Le correnti oceaniche sono dei cicli chiusi, come nastri che trasportano acqua calda in superficie che poi man mano cede il calore all'ambiente e si inabissa per poi formare una correntein senso inverso in profondità, che scorre verso l'equatore dove l'irradiazione solare la fa risalire, spingendola di nuovo verso i poli.
Ma come misurare dallo spazio umidità e salinità sulla Terra? Il nostro pianeta emette energia sotto forma di radiazione elettromagnetica, la cui intensità, o grado di emissività, varia a seconda della composizione del materiale di superficie. Misurando l'energia della radiazione emessa alla frequenza di 1,4 Gigahertz si può determinare il tasso d'umidità nel terreno e di salinità nell'acqua che influenzano la radiazione del terreno rispettivamente dell'acqua. Basta quindi misurare la radiazione elettromagnetica delle terre emerse e del mare per monitorarne le variazioni di umidità e salinità.
Per la misurazione di questa particolare radiazione è stato realizzato, dopo un lavoro di ricerca e sviluppo durato tredici anni, uno strumento altamente innovativo denominato Miras, acronimo di Microwave imaging radiometer with aperture synthesis.
Per ottenere la copertura e la risoluzione richiesta dalla missione e rilevare la debolissima radiazione elettromagnetica che si vuole misurare sarebbe necessaria un'antenna di almeno 8 metri di lunghezza. Una soluzione difficile da realizzare soprattutto se si considera che deve essere lanciata nello spazio, dove peso e volumi minimi sono i criteri principali da rispettare.
Per ovviare a questa limitazione e ridurre le dimensioni dello strumento è stata messa a punto un'antenna di dimensioni relativamente ridotte composta da 96 piccole antenne disposte su tre bracci, applicando la tecnica dell'interferometria adottata per esempio nei telescopi usati in radioastronomia.
Si tratta di una struttura tecnicamente molto complessa ma più piccola di un'antenna classica: il principio di funzionamento sta nella misurazione della differenza della fase del segnale elettromagnetico d'irraggiamento e nella correlazione incrociata delle singole misure partendo da tutte le combinazioni possibili delle coppie di antenne riceventi.
I segnali provenienti dalle 96 antenne vengono misurati ed elaborati tramite specifici algoritmi di trattamento di segnali sviluppati esplicitamente per Miras da un potente calcolatore di bordo, che ogni 1,2 secondi crea un'immagine a due dimensioni di un settore dell Terra.
Man mano che il satellite procede sulla sua traiettoria, ogni zona del pianeta misurata viene osservata da più angoli da ogni antenna. La forma a stella a tre punte dell'antenna limita il campo d'osservazione effettivo a una superficie a forma esagonale di 1000km di lato.
Sebbene molto esigua e richieda per ognuna delle 96 antenne di Miras un'amplificazione di un milione di volte, la radiazione elettromagnetica a 1,4GHz emessa dal suolo e dai mari non è disturbata dai gas dell'atmosfera e nemmeno dalla vegetazione che ricopre il terreno. Inoltre essendo la banda elettromagnetica riservata per la radioastronomia non ci sono emittenti artificiali su questa frequenza sulla Terra.
Lo strumento di Smos che orbita a un'altezza di 758 km permette di misurare sia l'umidità del terreno quando si trova sopra i continenti , sia la salinità dell'acqua quando transita sopra gli oceani, oppurtunità resa possibile dal fatto che l'acqua nel terreno e il sale nell'acqua influiscono esattamente allo stesso modo sulle proprietà dielettriche dei rispettivi materiali ospitanti e di conseguenza sull'emissività di suolo e mari.
uorocarburi grazie al satellite Nimbus 7 della Nasa agli inizi degli anni Ottanta. Da allora decine di satelliti si sono succeduti nello spazio per monitorare in tempo reale e su scala globale grandezze come il livello degli oceani, la temperatura, la copertura e lo spessore del ghiaccio dei poli o i quantitativi dei diversi gas nell'atmosfera nelle varie parti del mondo. Queste infomazioni ci permettono di seguire anche i più piccoli mutamenti di diverse caratteristiche fisicochimiche dell'atmosfera nonchè della Terra, e correlandole tra di loro - per esempio temperatura e livello dei mari, tasso di anidride carbonica - di utilizzarle per ottonere previsioni sull'evoluzione del clima a lungo termine, ma anche a breve termine per meglio prevedere l'insorgere e lo sviluppo di eventi estremi come gli uragani.
Ogni nuovo satellite porta nuovi strumenti realizzati con le tecnologie più recenti che ne accrescono sensibilità, precisione e affidabilità riducendone nel contempo dimensioni e costi di lancio in rapporto alle generazioni precedenti.
L'Agenzia spaziale europea Esa ha varato un programma denominato "Earth explorer" che ha lo scopo di studiare e capire il funzionamento della Terra e l'influsso dell'attività umana sui processi naturali del pianeta.
Con il satellite "Soil moisture and ocean Salinity mission" (Smos) l'Esa ha messo in cantiere una missione definita la missione per l'acqua. Contribuirà a scoprire nuovi aspetti legati al ciclo dell'acqua finora sconosciuti o non capiti dai ricercatori.
Dopo i satelliti Envisat 1 e 2 , Metop e Goce, Smos è il quinto satellite di osservazione della Terra dell'Esa lanciato con successo a inizio di novembre e ora dopo il corretto posizionamentoi n orbita polare e il perfetto dispiegamento dello strumento e dei pannelli fotovoltaici si trova in fase di calibrazione che durerà fino alla primavera del 2010.
Alcune settimane fa è stato pubblicato un rapporto sull'evoluzione del clima in Svizzera e sulle prospettive a medio , lungo termine. Si prevede una sempre più frequente scarsità di precipitazioni nel semestre estivo. E' avvenuto nelle estati 2003 e 2006 ed è successo la scorsa estate, che ha visto inaridite vaste parti del territorio elvetico riducendo i raccolti agli agricoltori.
La variabilità dell'umidità del suolo, della sanilità degli oceani sono cause ed effetto del ciclo dell'acqua tra terra ferma, oceani e atmosfera. Si tratta di un processo molto complesso e finora non chiarito a fondo dai ricercatori.
L'umidità nel suolo sebbene rappresenti solo una piccola parte dell'acqua presente sul nostro pianeta ha un ruolo fondamentale sul ciclo dell'acqua, sia a livello di evaporazione nell'atmosfera che nei modelli idrologici compredenti le acque sotterranee.
Con Smos l'Esa vuole poter fornire una mappa globale dell'umidità del terreno aggiornata ogni tre giorni in quello che viene definito lo strato delle radici, cioè fino a una profondità di 1-2 metri.
La conoscenza del tasso d'umidità nel terreno può servire a migliorare le previsioni meteo a breve e medio termine, come pure a migliorare i modelli idrologici e il monitoraggio della fotosintesi che determina a sua volta lo sviluppo della vegetazione che alimenta il ciclo del carbonio (anidride carbonica nell'atmosfera).
La salinità dell'acqua degli oceani assieme alla sua temperatura superficiale influisce sulla circolazione delle correnti marine. Circolazione oceanica che, trasportando calore dall'equatore verso i poli, determina il clima nelle varie regioni del globo mantenendo ad esempio relativamente temperata l'Europa grazie alla particolare corrente che dal Golfo del Messico scorre proprio verso il continente europeo, dove altrimenti avremmo temperature simili a quelle in Canada (Milano e Montreal si trovano praticamente alla stessa latitudine, 45°).
Il monitoraggio della salinità è uno strumento fondamentale per la climatologia, considerato che una sua variazione, dovuta ad esempio a un maggior afflusso di acque dolci a causa della fusione della calotta artica, puo diminuire la velocità di affondamento delle acque fredde e qiundi rallentare il trasporto di quelle calde in superficie. Le correnti oceaniche sono dei cicli chiusi, come nastri che trasportano acqua calda in superficie che poi man mano cede il calore all'ambiente e si inabissa per poi formare una correntein senso inverso in profondità, che scorre verso l'equatore dove l'irradiazione solare la fa risalire, spingendola di nuovo verso i poli.
Ma come misurare dallo spazio umidità e salinità sulla Terra? Il nostro pianeta emette energia sotto forma di radiazione elettromagnetica, la cui intensità, o grado di emissività, varia a seconda della composizione del materiale di superficie. Misurando l'energia della radiazione emessa alla frequenza di 1,4 Gigahertz si può determinare il tasso d'umidità nel terreno e di salinità nell'acqua che influenzano la radiazione del terreno rispettivamente dell'acqua. Basta quindi misurare la radiazione elettromagnetica delle terre emerse e del mare per monitorarne le variazioni di umidità e salinità.
Per la misurazione di questa particolare radiazione è stato realizzato, dopo un lavoro di ricerca e sviluppo durato tredici anni, uno strumento altamente innovativo denominato Miras, acronimo di Microwave imaging radiometer with aperture synthesis.
Per ottenere la copertura e la risoluzione richiesta dalla missione e rilevare la debolissima radiazione elettromagnetica che si vuole misurare sarebbe necessaria un'antenna di almeno 8 metri di lunghezza. Una soluzione difficile da realizzare soprattutto se si considera che deve essere lanciata nello spazio, dove peso e volumi minimi sono i criteri principali da rispettare.
Per ovviare a questa limitazione e ridurre le dimensioni dello strumento è stata messa a punto un'antenna di dimensioni relativamente ridotte composta da 96 piccole antenne disposte su tre bracci, applicando la tecnica dell'interferometria adottata per esempio nei telescopi usati in radioastronomia.
Si tratta di una struttura tecnicamente molto complessa ma più piccola di un'antenna classica: il principio di funzionamento sta nella misurazione della differenza della fase del segnale elettromagnetico d'irraggiamento e nella correlazione incrociata delle singole misure partendo da tutte le combinazioni possibili delle coppie di antenne riceventi.
I segnali provenienti dalle 96 antenne vengono misurati ed elaborati tramite specifici algoritmi di trattamento di segnali sviluppati esplicitamente per Miras da un potente calcolatore di bordo, che ogni 1,2 secondi crea un'immagine a due dimensioni di un settore dell Terra.
Man mano che il satellite procede sulla sua traiettoria, ogni zona del pianeta misurata viene osservata da più angoli da ogni antenna. La forma a stella a tre punte dell'antenna limita il campo d'osservazione effettivo a una superficie a forma esagonale di 1000km di lato.
Sebbene molto esigua e richieda per ognuna delle 96 antenne di Miras un'amplificazione di un milione di volte, la radiazione elettromagnetica a 1,4GHz emessa dal suolo e dai mari non è disturbata dai gas dell'atmosfera e nemmeno dalla vegetazione che ricopre il terreno. Inoltre essendo la banda elettromagnetica riservata per la radioastronomia non ci sono emittenti artificiali su questa frequenza sulla Terra.
Lo strumento di Smos che orbita a un'altezza di 758 km permette di misurare sia l'umidità del terreno quando si trova sopra i continenti , sia la salinità dell'acqua quando transita sopra gli oceani, oppurtunità resa possibile dal fatto che l'acqua nel terreno e il sale nell'acqua influiscono esattamente allo stesso modo sulle proprietà dielettriche dei rispettivi materiali ospitanti e di conseguenza sull'emissività di suolo e mari.
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