Meteoweb.ru
     Интернет-журнал
 
главная страница
о проекте
обратная связь
текущая погода
солнечный монитор
 
прогнозы погоды на 5 - 10 сут.
метеостанции проекта
фотодневник погоды
карты погоды
астрономические наблюдения

Сегодня:
25.02.2017 

 4 февраля (04:19 UTC)
 11 февраля (00:33 UTC)
 18 февраля (19:33 UTC)
 26 февраля (14:58 UTC)
 Весеннее равноденствие
 20.03, 04:30 UTC
 Летнее солнцестояние
 20.06, 22:34 UTC
 Осеннее равноденствие
 22.09, 14:21 UTC
 Зимнее солнцестояние
 21.12, 10:44 UTC
 

Метеостанция на орбите

"Известия"
21 августа 1966 г.
Академик Е.Федоров, начальник Гидрометеослужбы СССР

Атмосфера Земли - своеобразная и сложная природная среда. Она все время в движении, все время меняет свои свойства. Чтобы знать состояние воздушной оболочки нашей планеты в каждый данный момент и предвидеть ее изменения, надо следить за всей атмосферой в десятки тысяч глаз.

Именно для этого создана огромная сеть метеорологических станций на всех материках. Но, несмотря на усилия, которые прилагаются для наблюдений за атмосферой во всех странах, в этой сети есть большие пробелы. "Неохваченными" остаются огромные просторы океанов. Да и на суше встречаются пустыни, территории, покрытые девственным лесом, льдом или высокими горами, где содержать метеостанции очень трудно.

Потребность в информации о состоянии атмосферы все время увеличивается. Самолеты преодолевают сейчас без посадки гигантские маршруты, такие, как Москва - Гавана, Москва - Хабаровск. Чтобы обеспечить прогнозами погоды подобные полеты, а также для составления прогнозов погоды на длительный срок, надо знать состояние атмосферы практически над всей поверхностью земного шара. Такие сведения оперативно могут дать только метеорологические наблюдения со спутников. Поэтому эксперимент, который ведется сейчас на спутнике "Космос-122", имеет очень важное значение.

"Космос-122" передает на Землю телевизионные изображения облаков, покрывающих большую часть земной поверхности. Своеобразная форма облаков, их расположение дают опытному глазу много сведений о состоянии атмосферы. Из мозаики отдельных снимков, сделанных телекамерой спутника во время облета земного шара и переданных на приемные пункты, составляются схемы облачного покрова. Они позволяют метеорологам определить характер движения атмосферы, расположение фронтов, разделяющих воздушные массы с разными свойствами, направление и скорость воздушных потоков в верхних слоях атмосферы.

Однако телевизионные камеры могут вести наблюдения за облаками только на освещенной - дневной стороне Земли. Чтобы определить расположение облачного покрова на ночной - теневой стороне планеты, нужно делать фотографии не в видимом свете, а в инфракрасных лучах. Правда, значительная часть их поглощается водяным паром, всегда имеющимся в атмосфере. Но есть несколько участков инфракрасного спектра, в которых излучение практически не поглощается водяным паром. На спутнике "Космос-122" используется один из них, с длиной волны от 8 до 12 микрон. Через это своеобразное "окно" диапазона инфракрасного излучения можно делать снимки не только в ночное, но и в дневное время. Это позволяет сравнить изображения одной и той же облачности, полученные в видимых и инфракрасных лучах.

Третья важная часть метеорологических исследований на спутнике "Космос-122" - измерение интенсивности радиации, уходящей от Земли. Солнечные лучи, падающие на земную поверхность, основной источник энергии и причина движения атмосферы. Для анализа атмосферных процессов интересно и важно определить, в каких районах Земли и сколько энергии получено земной поверхностью (и может пойти на нагревание атмосферы), сколько отражено в мировое пространство и сколько тепловой энергии излучается нагретой земной поверхностью и атмосферой в космос. Такие данные об основных элементах радиационного баланса в системе Земля - атмосфера получают с помощью актинометрической аппаратуры, установленной на спутнике "Космос-122".

Приборы измеряют интенсивность идущей снизу радиации в трех диапазонах. Измерения в диапазоне 0,3 - 3 микрона (видимый свет и ближняя инфракрасная область) позволяют определить интенсивность отраженной радиации. Больше всего - около 70 - 80 процентов отражают облака, меньше - около 30 процентов - суша и еще меньше - поверхность моря. Исследование излучения в диапазоне 8 - 12 микрон дает возможность оценить температуру видимой со спутника поверхности Земли или облаков. Кстати, температура верхней поверхности облаков характеризует и ее высоту над Землей. Наконец, измерения радиация в диапазоне от 3 до 30 микрон дают возможность определить общий поток теплового излучения Земли и атмосферы, уходящий в космос. Если анализ фотографий облачности, сделанных в видимом свете или с помощью инфракрасного излучения, может выполнять человек путем визуального просмотра фотографий, то обработка и анализ данных радиации невозможны без помощи вычислительных машин. Со спутника на приемные пункты передается огромное количество чисел. Только "электронный вычислитель" в состоянии обработать их быстро. Ведь всего лишь за время одного оборота спутника нужно суметь не только принять, но н расшифровать и представить в наглядной форме все данные, переданные из космоса.

Советские ученые создали методы обработки радиационных измерений на электронно-вычислительных машинах. Сигналы, посылаемые спутником о радиационной обстановке, попадают в электронно-вычислительную машину. Она сопоставляет измерения радиации с данными о траектории спутника, вносит необходимые поправки и выдает информацию в виде карты распределения интенсивности радиации по земному шару Для того, чтобы было обеспечено правильное действие всей метеорологической аппаратуры, к конструкции спутника предъявляются очень серьезные требования. Он должен быть постоянно ориентирован по отношению к земной поверхности. Объективы его приборов должны смотреть все время на Землю. Недопустимо покачивание или вращение спутника вокруг какой-либо из осей. Поддержание постоянной ориентировки и стабилизации спутника в определенном положении требует специальных устройств непрерывного действия. Все эти устройства, так же как и приспособления для запоминания информации, устройства связи и другие, нуждаются в значительной энергии. На "Космосе-122" ее дают большие солнечные батареи.

Создание комплекса "космической" метеорологической аппаратуры и всех необходимых дли ее действия устройств потребовало больших усилий конструкторов, инженеров, ученых. Характеристики этой аппаратуры в основном соответствуют нормам, выработанным экспертами Всемирной метеорологической организации.

Сейчас аппаратура испытывается на некоторых спутниках серии "Космос". Пока, по условиям работы спутника "Космос-122" в целом, опытная метеорологическая информация собирается на части его траектории. Однако эти результаты уже можно использовать для оперативной службы, тренировки специалистов бюро Погоды и для научных исследований. Поэтому результаты наблюдений передаются в подразделения Гидрометеорологической службы СССР, а также метеорологическим службам и научно-исследовательским учреждениям других стран.

Метеорологические наблюдения со спутников производятся также в США. Американские спутники "Эсса" передают значительную информацию об облачном покрове планеты. Но эти спутники не имеют постоянной ориентации на Землю и не дают сведений о радиации и облачности на ночной стороне Земли. Отдельные опытные снимки облачности в инфракрасных лучах и измерения радиации производились в США, однако в оперативной службе они пока не используются.

Наблюдения со спутников открывают новые, очень большие возможности для метеорологической службы и для исследования атмосферы. Но вместе с тем применение спутников ставит своеобразные и трудные задачи.

Сейчас, как известно, гидрометеорологическая служба Советского Союза, как и многих других стран, как и многих других стран, переходит на объективные численные методы прогнозов основных элементов погоды. Расчеты по этим методам делаются на электронно-вычислительных машинах. Теперь в эти расчеты надо включать новые характеристики, которые до сих пор не учитывались. Наряду с использованием температуры приземного слоя воздуха следует вводить в расчеты температуру поверхности Земли, наряду с вертикальным разрезом температуры атмосферы целесообразно использовать данные о радиационном балансе и т.д. Как можно мыслить себе дальнейшее развитие наблюдений со спутника Земли? По-видимому, будут созданы системы спутников, позволяющие составлять карты состояния атмосферы один-два раза в сутки так, чтобы на получение каждой карты уходило несколько часов времени. Для этого нужны 2 - 3 постоянно действующих метеорологических спутника.

Большой интерес представляют наблюдения со спутника, расположенного не большой высоте над земной поверхностью, так, чтобы его приборы "видели" сразу большой район Земли. Первые опыты по фотографированию Земли с расстояния 20 - 40 тысяч километров были сделаны на одном из советских спутников связи "Молния".

В дальнейшем со спутников можно будет получать и другие данные, например об осадках, волнении в океане. Это позволит значительно усовершенствовать морские прогнозы и рекомендации выбора путей для кораблей дальнего плавания и т. д. Развитие наблюдений со спутников требует вместе с тем совершенствования способов анализа полученных данных на электронно-вычислительных машинах. В дальнейшем электронно-вычислительные машины должны будут отыскивать в огромной массе принимаемого материала сведения о наиболее важных, и прежде всего об опасных явлениях погоды, и быстро выдавать материалы об ураганах в океане, о штормах, грозах. Только полная автоматизация всех этапов переработки информации, вплоть до вычерчивания карт облачности, поля температуры земной поверхности, поля излучения по всему земному шару, позволит должным образом обильный материал.

Будут ли необходимы наземные метеорологические станции? Конечно, хотя программа их работ может серьезно измениться. Не надо забывать, что наряду с обеспечением прогнозов погоды по большим территориям и на большие дистанции необходимо учитывать и местные нужды: прежде всего сельскохозяйственного производства, местных авиалиний, и другие. Для этих целей нужна информация наземных станций.

Метеорологические наблюдения со спутников открывают широкие перспективы для службы погоды и для исследования атмосферы. Коллектив советской гидрометеорологической службы глубоко благодаря нашим конструкторам, инженерам, ученым и рабочим., успешно решившим основные задачи создания сложного комплекса разнообразных приборов для метеорологических наблюдений со спутников.


Фотографии вихревой структуры облачности в циклоне над южной частью Атлантического океана (вблизи Южных Сандвичевых островов). Снимок сделан в инфракрасном участке спектра 4 июля 1966 года с борта спутника "Космос-122". Наиболее светлые участки на изображении соответствуют облакам, простирающимся до больших высот, наиболее темные участки - водная поверхность. Слева от облачного вихря видна граница антарктических льдов.

Назад в раздел

 

© Meteoweb.ru 2006 – 2017
Все права защищены. Авторы проекта не несут ответственности
за точность прогнозов погоды и за возможные негативные
последствия, возникшие при использовании информации с сайта.
При использовании информации с сайта гиперссылка на Meteoweb.ru обязательна!



INFOBOX - хостинг php, mysql + бесплатный домен! Индекс цитирования.