Pri geologických prieskumoch vykonávaných z lietadiel sa zaznamenáva emisia alebo odraz elektromagnetických vĺn od prírodných objektov. Metódy diaľkového prieskumu Zeme sa podmienečne delia na metódy štúdia Zeme vo viditeľnej a blízkej infračervenej oblasti spektra (vizuálne pozorovania, fotografovanie, televízne filmovanie) a metódy neviditeľného rozsahu elektromagnetického spektra (infračervený prieskum, radarový prieskum, spektrometrický prieskum). , atď.). Zastavme sa pri stručný popis tieto metódy. Vesmírne lety s ľudskou posádkou ukázali, že bez ohľadu na to, aká dokonalá je technológia, nemožno zanedbávať vizuálne pozorovania. Za ich začiatok možno považovať pozorovania Yu.Gagarina. Najvýraznejším dojmom prvého kozmonauta bol pohľad na jeho rodnú Zem z vesmíru: „Jasne sa objavujú pohoria, veľké rieky, veľké lesy, škvrny ostrovov ... Zem potešená šťavnatou paletou farieb ...“. Kozmonaut P. Popovič hlásil: "Mestá, rieky, hory, lode a iné objekty sú jasne viditeľné." Už od prvých letov sa teda ukázalo, že astronaut sa vie dobre orientovať na obežnej dráhe a cieľavedome pozorovať prírodné predmety. Postupom času sa pracovný program astronautov skomplikoval, vesmírne lety sa predlžovali, informácie z vesmíru boli čoraz presnejšie a podrobnejšie.
Mnohí astronauti si všimli, že na začiatku letu vidia menej objektov ako na konci letu. Kozmonaut V. Sevastjanov teda povedal, že najprv z vesmírnej výšky len ťažko niečo rozlíšil, potom si začal všímať lode v oceáne, potom lode na kotviskách a na konci letu rozlíšil jednotlivé budovy na pobrežných oblastiach. .
Už pri prvých letoch videli astronauti z výšky také predmety, ktoré teoreticky nevideli, pretože sa verilo, že rozlišovacia schopnosť ľudského oka sa rovná jednej oblúkovej minúte. Ale keď ľudia začali lietať do vesmíru, ukázalo sa, že z obežnej dráhy sú viditeľné objekty, ktorých uhlový rozsah je menší ako minúta. Astronaut, ktorý má priame spojenie s Riadiacim centrom misie, môže upozorniť výskumníkov na Zemi na zmenu v akomkoľvek prirodzený fenomén a určiť objekt streľby, t. j. úloha kozmonauta-výskumníka sa zvýšila pri pozorovaní dynamických procesov. Má vizuálna kontrola význam pri štúdiu geologických objektov? Geologické štruktúry sú totiž celkom stabilné, a preto ich možno fotografovať a potom pokojne skúmať na Zemi.
Ukazuje sa, že kozmonaut-výskumník, ktorý prešiel špeciálnym výcvikom, dokáže pozorovať geologický objekt z rôznych uhlov, v rôznych časoch dňa a vidieť jeho jednotlivé detaily. Kozmonauti pred letmi špeciálne lietali s geológmi v lietadle, skúmali detaily štruktúry geologických objektov, študovali geologické mapy a satelitné snímky.
Astronauti, ktorí sú vo vesmíre a vykonávajú vizuálne pozorovania, odhaľujú nové, predtým neznáme geologické objekty a nové detaily predtým známych objektov.
Uvedené príklady ukazujú veľkú hodnotu vizuálnych pozorovaní pre štúdium geologickej stavby Zeme. Treba však brať do úvahy, že vždy obsahujú prvky subjektivizmu, a preto musia byť podložené objektívnymi inštrumentálnymi údajmi.
Geológovia už s veľkým záujmom reagovali na prvé fotografie, ktoré kozmonaut G. Titov priniesol na Zem. Čo upútalo ich pozornosť na geologických informáciách z vesmíru? V prvom rade dostali možnosť pozrieť sa na už známe štruktúry Zeme z úplne inej úrovne.
Okrem toho bolo možné kontrolovať a prepájať rôznorodé mapy, pretože sa ukázalo, že jednotlivé štruktúry sú navzájom prepojené na veľké vzdialenosti, čo objektívne potvrdili vesmírne snímky. Bolo tiež možné získať informácie o štruktúre ťažko dostupných oblastí Zeme. Geológovia sa navyše vyzbrojili expresnou metódou, ktorá im umožňuje rýchlo zozbierať materiál o štruktúre konkrétnej časti Zeme, načrtnúť predmety štúdia, ktoré by sa stali kľúčom k ďalšiemu poznaniu útrob našej planéty.
V súčasnosti bolo z vesmíru vyrobených mnoho „portrétov“ našej planéty. V závislosti od obežných dráh umelého satelitu a vybavenia na ňom nainštalovaného boli snímky Zeme získané v rôznych mierkach. Je známe, že vesmírne obrazy rôznych mierok nesú informácie o rôznych geologických štruktúrach. Preto pri výbere najinformatívnejšej mierky obrazu treba vychádzať z konkrétneho geologického problému. Vďaka vysokej viditeľnosti sa na jednej satelitnej snímke zobrazuje niekoľko geologických štruktúr naraz, čo umožňuje vyvodiť závery o vzťahoch medzi nimi. Výhoda využitia vesmírnych informácií pre geológiu sa vysvetľuje aj prirodzenou generalizáciou krajinných prvkov. Vďaka tomu sa znižuje maskovací efekt pôdneho a vegetačného krytu a geologické objekty „vyzerajú“ na satelitných snímkach výraznejšie. Fragmenty štruktúr viditeľných na vesmírnych fotografiách sa zoraďujú do jednotlivých zón. V niektorých prípadoch možno nájsť obrázky hlboko pochovaných štruktúr. Zdá sa, že presvitajú cez nadložné usadeniny, čo nám umožňuje hovoriť o určitej fluoroskopickosti vesmírnych obrazov. Druhou črtou prieskumov z vesmíru je schopnosť porovnávať geologické objekty podľa denných a sezónnych zmien ich spektrálnych charakteristík. Porovnanie fotografií tej istej oblasti, získaných v rôznych časoch, umožňuje študovať dynamiku pôsobenia exogénnych (vonkajších) a endogénnych (vnútorných) geologických procesov: riečnych a morské vody, vietor, vulkanizmus a zemetrasenia.
V súčasnosti mnohé kozmické lode nesú fotografie alebo televízne zariadenia, ktoré snímajú našu planétu. Je známe, že obežné dráhy umelých satelitov Zeme a zariadenia na nich inštalované sú odlišné, čo určuje mierku vesmírnych snímok. Spodná hranica fotografovania z vesmíru je daná výškou obežnej dráhy kozmickej lode, teda výškou okolo 180 km. Horná hranica je určená praktickou účelnosťou obrazových mierok glóbus prijímané z medziplanetárnych staníc (desaťtisíce kilometrov od Zeme). Predstavte si geologickú štruktúru vyfotografovanú v rôznych mierkach. Na detailnom obrázku to vidíme ako celok a hovoríme o detailoch konštrukcie. Keď sa mierka zmenšuje, samotná štruktúra sa stáva detailom obrazu, jeho základným prvkom. Jeho obrysy zapadnú do obrysov celkového obrazu a my budeme môcť vidieť spojenie nášho objektu s inými geologickými telesami. Postupným oddialením môžete získať zovšeobecnený obrázok, v ktorom bude naša štruktúra prvkom nejakej geologickej formácie. Analýza snímok rovnakých oblastí v rôznych mierkach ukázala, že geologické objekty majú fotogenické vlastnosti, ktoré sa prejavujú rôznymi spôsobmi v závislosti od rozsahu, času a sezóny snímania. Je veľmi zaujímavé vedieť, ako sa bude obraz objektu meniť s rastúcim zovšeobecňovaním a čo vlastne určuje a zdôrazňuje jeho „portrét“. Teraz máme možnosť vidieť objekt z výšky 200, 500, 1000 km a viac. Špecialisti majú teraz značné skúsenosti so štúdiom prírodných objektov pomocou leteckých snímok získaných z nadmorských výšok od 400 m do 30 km. Čo ak sa však všetky tieto pozorovania vykonajú súčasne, vrátane pozemných prác? Potom budeme môcť pozorovať zmenu fotogenických vlastností objektu z rôzne úrovne- z povrchu do vesmírnych výšok. Pri fotografovaní Zeme z rôznych výšok je okrem čisto informačného cieľom zvýšiť spoľahlivosť identifikovaných prírodných objektov. Na najmenších obrázkoch globálnych a čiastočne regionálnych zovšeobecnení sú určené najväčšie a najjasnejšie definované objekty. Snímky strednej a veľkej mierky slúžia na kontrolu interpretačnej schémy, na porovnanie geologických objektov na satelitných snímkach a údajov získaných na povrchu indikátorov. To umožňuje odborníkom popísať materiálové zloženie hornín vystupujúcich na povrch, určiť povahu geologických štruktúr, to znamená získať konkrétne dôkazy o geologickej povahe skúmaných útvarov. Fotografické fotoaparáty pracujúce vo vesmíre sú zobrazovacie systémy špeciálne prispôsobené na fotografovanie z vesmíru. Mierka výsledných fotografií závisí od ohniskovej vzdialenosti objektívu fotoaparátu a výšky snímania. Hlavnými výhodami fotografie sú vysoký informačný obsah, dobré rozlíšenie, relatívne vysoká citlivosť. Medzi nevýhody vesmírnej fotografie patrí náročnosť prenosu informácií na Zem a fotografovanie iba cez deň.
V súčasnosti sa veľké množstvo vesmírnych informácií dostáva do rúk výskumníkov vďaka automatickým televíznym systémom. Ich vylepšenie viedlo k tomu, že kvalita snímok sa približuje vesmírnej fotografii podobného rozsahu. Okrem toho má televízny obraz množstvo výhod: zabezpečuje rýchly prenos informácií na Zem prostredníctvom rádiových kanálov; frekvencia streľby; nahrávanie videoinformácií na magnetickú pásku a možnosť ukladania informácií na magnetickú pásku. V súčasnosti je možné prijímať čiernobiely, farebný a viaczónový televízny obraz Zeme. Rozlíšenie televíznych obrázkov je nižšie ako rozlíšenie statických obrázkov. Televízne natáčanie sa vykonáva z umelých satelitov pracujúcich v automatickom režime. Ich dráhy majú spravidla veľký sklon k rovníku, čo umožnilo pokryť prieskumom takmer všetky zemepisné šírky.
Satelity systému Meteor sú vypustené na obežnú dráhu s výškou 550-1000 km. Jeho televízny systém sa sám zapne po východe slnka nad horizont a expozícia sa automaticky nastaví v dôsledku zmien osvetlenia počas letu. "Meteor" za jednu otáčku okolo Zeme môže odstrániť oblasť, ktorá je približne 8% povrchu zemegule.
V porovnaní s jednorozmernou fotografiou má televízna fotografia väčšiu viditeľnosť a zovšeobecnenie.
Mierky televíznych obrazov sú od 1 : 6 000 000 do 1 : 14 000 000, rozlíšenie je 0,8 - 6 km a snímaná plocha sa pohybuje od stoviek tisíc až po milión štvorcových kilometrov. Obrázky dobrej kvality je možné zväčšiť 2-3 krát bez straty detailov. Existujú dva typy televízneho snímania - rámové a skenerové. Počas snímania snímok sa vykonáva sekvenčná expozícia rôznych častí povrchu a obraz sa prenáša prostredníctvom rádiových kanálov vesmírnej komunikácie. Počas expozície objektív fotoaparátu vytvorí obraz na svetlocitlivom displeji, ktorý možno fotografovať. Pri snímaní skenerom sa obraz vytvára zo samostatných pásov (skenov), ktoré sú výsledkom podrobného „prezerania“ oblasti lúčom naprieč pohybom nosiča (skenovanie). Translačný pohyb média umožňuje získať obraz vo forme súvislej pásky. Čím je obraz detailnejší, tým je záber záberu užší.
Televízne obrázky sú väčšinou neperspektívne. Na zvýšenie šírky snímacieho pásma na satelitoch systému Meteor sa snímanie vykonáva dvoma televíznymi kamerami, ktorých optické osi sú odklonené od vertikály o 19°. V tomto ohľade sa mierka obrazu mení od projekčnej línie satelitnej obežnej dráhy o 5-15%, čo komplikuje ich použitie.
Televízne snímky poskytujú veľké množstvo informácií, vďaka čomu je možné vyzdvihnúť hlavné regionálne a globálne črty geologickej stavby Zeme.
Po úspešnej skúsenosti s vyslaním sovietskych automatických medziplanetárnych staníc na Mesiac v roku 1959, začiatkom 60. rokov. v našej krajine sa uskutočnili prvé štarty kozmických lodí k planétam slnečná sústava: v roku 1961 na Venušu a v roku 1962 na Mars. AMS "Venera-1" prekonal vzdialenosť k Venuši za 97 dní, AMS "Mars-1" strávil viac ako 230 dní na lete Zem - Mars. Následne sa čas letu k Venuši zvýšil na 117-120 dní, pretože rýchlosť priblíženia sa k planéte bola nižšia, čo uľahčilo zostup v atmosfére a mäkké pristátie na planéte.
Lety na Mars v závislosti od jeho polohy na obežnej dráhe trvajú 6 až 10 mesiacov.
Prvé tvrdé pristátie na Venuši uskutočnila sovietska stanica Venera-3 1. marca 1966, AMS Venera-7 vyrobila 15. decembra 1970. V októbri 1975 vyšiel prvý umelý satelit Venera-9. obežná dráha.
Prvý prenos snímok povrchu inej planéty (Mars) uskutočnila americká sonda Mariner-4 v júli 1965, prvou umelou družicou Marsu bol Mariner-9 (USA) 14. novembra 1971 a o dva týždne neskôr sa sovietske AMS "Mars-2" a "Mars-3" stali umelými satelitmi planéty. Prvé mäkké pristátie na povrchu Marsu uskutočnilo zostupové vozidlo Mars-3 začiatkom decembra 1971.
Priblíženie k Merkúru s prenosom snímok jeho povrchu na blízko vykonala americká kozmická loď Mariner-10 v marci 1974, priblíženie k Jupiteru vykonala Pioneer-10 (USA) v decembri 1974. Mariner-10“ vo februári 1974, prvé panoramatické snímky povrchu Venuše z nej boli prenesené sovietskym AMS „Venera-9“ a „Venera-10“ v októbri 1975 a panoramatické snímky povrchu Marsu – americké zostupové vozidlá "Viking-1" a "Viking-2", počnúc 20. júlom 1976
Využitie kozmických lodí značne rozšírilo možnosti skúmania planét. Hlavné metódy vedecký výskum sú nasledovné:
1. Priame fotografovanie planéty z viac-menej blízkej vzdialenosti alebo malých plôch jej povrchu, a to ako z obežnej dráhy alebo trajektórie preletu, tak aj zo samotného povrchu planéty. Príklady aplikácie tejto metódy už boli uvedené vyššie. Niekedy sa streľba uskutočňovala pomocou svetelných filtrov (Mars-3, Mariner-10).
Výsledné obrazy sa prenášajú na Zem metódou, ktorá sa už dlho používa v „pozemskej“ televízii: obraz sa rozširuje riadok po riadku do reťazca signálov, ktoré sú vysielané anténnou stanicou na Zem, a potom sa lúč v katóde. lúč televízora premení prijímaný signál späť na obraz. Tento obraz odfotený z televíznej obrazovky následne prechádza zdĺhavým spracovaním zameraným na elimináciu rušenia, skreslenia a defektov, ako aj špeciálnych značiek z televíznej obrazovky, ktoré slúžia na orientáciu obrazu, ale pri pohľade na povrch planéty sú zbytočné. .
2. Meranie tlaku a teploty atmosféry planéty pri zostupe prebieha pomocou tlakomerov (fungujúcich na princípe aneroidného barometra) a odporových teplomerov, hustota sa meria hustomermi rôzne druhy(ionizácia, ladička a pod.). Podrobný popis konštrukcie týchto zariadení je dostupný v knihe A. D. Kuzmina a M. Ya. Marova „Fyzika planéty Venuša“ (M .: „Nauka“, 4974) a v ďalších knihách a článkoch uvedených v zozname literatúry. na konci knihy.
Okrem priamych meraní sa parametre atmosféry planéty a ich zmena výšky dajú vypočítať z rýchlosti klesania aparatúry, keďže sú známe jej aerodynamické charakteristiky. Skúsenosti ukázali, že táto metóda poskytuje dobrú zhodu s predchádzajúcou.
3. Meranie chemické zloženie atmosféru. Vyrába sa pomocou analyzátorov plynov rôznych typov. Typicky je každý analyzátor plynu určený na určenie obsahu konkrétneho plynu.
4. Štúdium horné vrstvy atmosfére metódou rádiového prenosu. Táto metóda spočíva v tom, že kozmická loď, ktorá vstupuje (pre pozemského pozorovateľa) za disk planéty alebo ho opúšťa, vysiela rádiové vlny určitej dĺžky (používajú sa vlny od 8 cm do 6 m). Pri prechode atmosférou planéty dochádza pri rádiových vlnách k lomu (lomu) a rozostreniu v dôsledku skutočnosti, že index lomu atmosféry klesá s výškou. Preto vlna, ktorá prešla vyššími vrstvami atmosféry, sa láme menej ako vlna, ktorá prejde cez nižšie vrstvy (obr. 18).
V dôsledku toho sa celý zväzok rádiových vĺn roztiahne a intenzita signálu zoslabne. V závislosti od indexu lomu sa mení aj frekvencia signálu.
Ak má planéta ionosféru, tak v ionosférických vrstvách je naopak rádiový lúč zaostrený a signál je zosilnený.
Ryža. 18. Metóda rádiovej translucencie (schéma).
Pretože sa kozmická loď pohybuje, rádiový lúč, ktorý vysiela, prechádza postupne hornými a dolnými vrstvami atmosféry planéty (alebo v opačnom poradí - pri opustení planéty), zaznamená buď zosilnenie alebo zoslabenie, čo umožňuje vybudovať model horných vrstiev atmosféry vrátane ionosféry (v nižších vrstvách lúč zoslabne natoľko, že už nie je možné prijímať signál).
5. Spektrálne pozorovania žiary atmosférických plynov v ultrafialových lúčoch umožňujú registrovať najintenzívnejšie, takzvané rezonančné spektrálne čiary. Patrí medzi ne známa vodíková čiara (Lyman-alfa) na vlnovej dĺžke 1216 A, kyslíkový triplet s vlnovou dĺžkou 1302-1305 A a množstvo ďalších. Skúmanie žiary týchto čiar Poskytuje informácie o zložení a hustote atmosféry až do najvyšších nadmorských výšok. Pripomeňme, že ultrafialová oblasť spektra je pre pozorovania zo Zeme úplne neprístupná.
6. Merania obsahu nabitých častíc v atmosfére a blízkom planetárnom priestore pomocou iónových pascí; merania rýchlosti a toku nabitých častíc v magnetosfére planéty.
7. Merania intenzity magnetického poľa planéty a štúdium štruktúry jej magnetosféry pomocou citlivých magnetometrov.
8. Rôzne študijné metódy fyzikálne vlastnosti a zloženie pôdy planéty; stanovenie obsahu rádioaktívnych prvkov pomocou gama spektrometrov, stanovenie dielektrickej konštanty pôdy pomocou palubného radaru, chemický rozbor vzoriek pôdy odobratých zostupovými vozidlami, meranie hustoty pôdy hustomerom a pod.
9. Štúdium reliéfu Marsu intenzitou absorpčných pásov hlavnej zložky jeho atmosféry - oxidu uhličitého.
10. Štúdium gravitačného poľa planéty pohybom jej umelých satelitov alebo kozmických lodí prelietavajúcich okolo nej.
11. Štúdium vlastnej tepelnej a rádiovej emisie planéty z blízkych vzdialeností v širokom rozsahu vlnových dĺžok – od mikrónov po decimetre.
Tento zoznam nie je ani zďaleka úplný. Niektoré metódy budú opísané alebo uvedené nižšie pri prezentácii výsledkov planetárnych štúdií. Už z tohto zoznamu je však vidieť, aké rôznorodé sú metódy vesmírneho prieskumu planét, aké bohaté možnosti vedcom ponúkajú. Nie je prekvapujúce, že len za 15 rokov nám tieto štúdie poskytli obrovské množstvo informácií o povahe planét.
Štúdium prírodné zdroje planét pomocou vesmírnych metód
Predmet: Prieskum prírodných zdrojov planéty pomocou vesmírnych metód.
Vyrobil: žiak 10. ročníka
Mestské všeobecné vzdelanie
Molodcova Oľga
akademický rok 2003-2004
Abstraktný plán
1. Úvod…………………………………………………………..…. 3
2. Geografia………………………………………………………..….. 4
3. Spôsoby štúdia Zeme……………………………………………….. 6
4. Oblasť štúdia………………………………………………………... 9
5. Referencie……………………………………………………….. 10
Úvod.
Rýchly rozvoj kozmonautiky, úspechy v štúdiu blízko Zeme a medziplanetárneho priestoru značne rozšírili naše chápanie Slnka a Mesiaca, Marsu, Venuše a ďalších planét. Zároveň sa v záujme mnohých vied o Zemi a pre rôzne odvetvia hospodárstva odhalila veľmi vysoká efektívnosť využívania blízkozemského vesmíru a vesmírnych technológií. Geografia, hydrológia, geochémia, geológia, oceánológia, geodézia, hydrológia, geoveda – to sú niektoré z vied, ktoré v súčasnosti vo veľkej miere využívajú vesmírne metódy a výskumné nástroje. Poľnohospodárstvo a lesníctvo, rybolov, rekultivácia pôdy, prieskum suroviny, kontrola a hodnotenie znečistenia morí, riek, nádrží, ovzdušia, pôdy, ochrana životné prostredie, komunikácia, navigácia - toto nie je úplný zoznam oblastí využívajúcich vesmírne technológie. Využívanie umelých družíc Zeme na komunikáciu a televíziu, operačné a dlhodobé predpovede počasia a hydrometeorologické podmienky, na navigáciu na námorných a vzdušných trasách, na vysoko presnú geodéziu, štúdium prírodných zdrojov Zeme a kontrolu životného prostredia sa stáva čoraz viac bežné. V blízkej budúcnosti a v dlhodobejšom horizonte výrazne vzrastie všestranné využitie vesmíru a kozmických technológií v rôznych oblastiach ekonomiky.
Z pohľadu geografie veľký záujem predstavuje vesmírnu geografiu. Toto je názov pre súhrn štúdií Zeme z vesmíru pomocou leteckých metód a vizuálnych pozorovaní. Hlavnými cieľmi vesmírnej geografie sú poznanie zákonitostí vonkajšieho obalu, štúdium prírodných zdrojov na ich optimálne využitie, ochrana životného prostredia a poskytovanie predpovedí počasia a iných prírodných javov. Vesmírna geografia sa začala rozvíjať od začiatku 60. rokov, po vypustení prvých sovietskych a amerických umelých satelitov Zeme, resp. vesmírne lode.
ako pokračovanie a nový kvalitatívny vývoj tradičnej leteckej fotografie. Zároveň sa začali vizuálne pozorovania posádkami kozmických lodí, sprevádzané aj satelitnými snímkami. Zároveň sa po fotografovaní a televíznom nakrúcaní začali používať zložitejšie druhy fotografie – radarová, infračervená, rádiotermálna a iné špeciálne dôležité pre vesmírnu geografiu majú niektoré charakteristické vlastnosti vesmírnej fotografie.
Prvým z nich je obrovská viditeľnosť. Streľba zo satelitov a kozmických lodí sa zvyčajne vykonáva z výšky 250 až 500 km.
Ďalšími dôležitými rozlišovacími vlastnosťami satelitných snímok sú vysoká rýchlosť získavania a prenosu informácií, možnosť viacnásobného opakovania snímania tých istých území, čo umožňuje pozorovať prírodné procesy v ich dynamike, lepšie analyzovať vzťah medzi zložkami prírody. prostredia a tým zvýšiť možnosť tvorby všeobecne geografických a tematických máp.
V dôsledku rozvoja vesmírnej geografie sa v nej identifikovali viaceré podsektory či smery.
Po prvé, ide o geologické a geomorfologické štúdie, ktoré slúžia ako základ pre štúdium štruktúry zemská kôra. V ZSSR sa využívali aj v inžiniersko-geologickom výskume (napr. pri kladení trás ropovodov, Bajkalsko-amurskej železnice), pri geologickom prieskume a geologicko-prieskumných prácach (napr. pri zisťovaní porúch v zemskej kôre, tektonických štruktúry, ktoré sú perspektívne pre ropu a plyn).
Metódy štúdia Zeme.
Problém štúdia prírodných zdrojov, posudzovania ich zásob, objemu a miery spotreby, možnosti ich konzervácie a obnovy sú v našej dobe čoraz dôležitejšie. Do popredia sa dostali aj úlohy ochrany životného prostredia a boja proti znečisťovaniu pôdy, ovzdušia a vôd. Zvýšila sa potreba neustáleho monitorovania stavu a racionálneho využívania lesov, zdrojov sladkej vody a voľne žijúcich živočíchov.
Rozvoj rastlinnej výroby, chovu zvierat, lesníctva, rybárstva a iných oblastí ekonomická aktivitaČlovek si vyžadoval uplatňovanie nových, modernejších princípov environmentálnej kontroly a oveľa rýchlejšie prijímanie jej výsledkov.
Vyčerpanie surovín nachádzajúcich sa na relatívne blízkych a človekom vyvinutých miestach viedlo k potrebe nájsť ich v odľahlých, ťažko dostupných a hlbokých oblastiach. Vznikla úloha pokryť rozsiahle územia všestranným prieskumom.
Hlavnými výhodami vesmírnych nástrojov pri štúdiu prírodných zdrojov a kontrole životného prostredia sú: efektívnosť, rýchlosť získavania informácií, je možné ich doručiť spotrebiteľovi priamo pri príjme z kozmickej lode, rôzne formy pre viditeľnosť výsledkov, efektívnosť nákladov.
Treba poznamenať, že zavedenie vesmírnej technológie v žiadnom prípade nevylučuje používanie lietadiel a pozemných zariadení v rámci IPR a SOS. Naopak, vesmírne aktíva sa dajú efektívnejšie využiť v kombinácii s nimi.
Okrem vymenovania cieľov sa odhalila efektivita využitia kozmickej techniky pri riešení niektorých problémov urbanizmu, výstavby a prevádzky. diaľnic a ďalšie.
objektov na diaľku, pomocou citlivých prvkov a zariadení, ktoré nie sú v priamom kontakte (bezprostrednej blízkosti) s predmetom meraní (výskumu).
Táto metóda je založená na dôležitej okolnosti, že všetky prírodné a umelé pozemské útvary vyžarujú elektromagnetické vlny obsahujúce tak vlastné žiarenie z prvkov pevniny, oceánu, atmosféry, ako aj slnečné žiarenie od nich odrazené. Zistilo sa, že veľkosť a povaha elektromagnetických kmitov, ktoré z nich pochádzajú, výrazne závisí od typu, štruktúry a stavu (od geometrických, fyzikálnych a iných charakteristík) emitovaného objektu.
Práve tieto rozdiely v elektromagnetickom vyžarovaní rôznych pozemských útvarov umožňujú využiť metódu diaľkového prieskumu Zeme na štúdium Zeme z vesmíru.
Aby sa dostali k citlivým prvkom prijímacích zariadení inštalovaných na kozmickej lodi, elektromagnetické oscilácie prichádzajúce zo Zeme musia preniknúť cez celú hrúbku zemská atmosféra. Atmosféra však neprenáša všetku elektromagnetickú energiu vyžarovanú zo Zeme. Jeho značná časť sa odrazom vracia na Zem a určité množstvo je rozptýlené a absorbované. Atmosfére zároveň nie je ľahostajné elektromagnetické žiarenie rôznych vlnových dĺžok. Niektoré vibrácie prechádza relatívne voľne, vytvára pre ne „okná priehľadnosti“, zatiaľ čo iné takmer úplne oneskoruje, odráža, rozptyľuje a pohlcuje.
Absorpcia a rozptyl elektromagnetických vĺn atmosférou je spôsobený jej zložením plynu a aerosólovými časticami a v závislosti od stavu atmosféry ovplyvňuje štúdium zo Zeme rôzne. Preto sa k prijímaciemu zariadeniu kozmickej lode môže dostať len tá časť elektromagnetického žiarenia zo skúmaných objektov, ktorá je schopná prejsť atmosférou. Ak je jeho vplyv veľký, potom dochádza k výrazným zmenám v spektrálnom, uhlovom a priestorovom rozložení žiarenia.
hodnotenie na základe rôznych faktorov.
Význam miery a charakteru vplyvu atmosféry na vznik elektromagnetického žiarenia zo Zeme cez ňu pre vyžarovanie prírodných zdrojov z vesmíru je veľmi významný. Zvlášť dôležité je poznať vplyv atmosféry na prechod elektromagnetických vĺn pri štúdiu slabo vyžarujúcich a slabo odrážajúcich pozemských útvarov, kedy atmosféra dokáže takmer úplne potlačiť alebo skresliť signály charakterizujúce skúmané objekty.
Na štúdium prírodných zdrojov z vesmíru sa vyberá taký čas a podmienky, keď je absorbčný a skresľujúci vplyv atmosféry minimálny. Pri práci vo viditeľnej oblasti sa volí denné svetlo s uhlom Slnka nad horizontom 15 - 35°, s nízkou vlhkosťou, malou oblačnosťou, možnosťou vysokej priehľadnosti a nízkym obsahom aerosólov v atmosfére.
Oblasti štúdia.
V oblasti geológie: identifikácia ložísk nerastných surovín, identifikácia perspektívnych oblastí pre ťažbu ropy, plynu, rúd, uhlia a iné; kartografická a geologická príprava stavieb veľkého rozsahu; hodnotenie seizmickej a sopečnej činnosti, získavanie údajov pre ich prognózovanie; prieskum priestorov baní a povrchových jám, hodnotenie poškodenia porastov v týchto oblastiach.
predpovedanie prietoku vody po jarných povodniach, identifikácia ohrozených oblastí a účinnosť opatrení prijatých na zníženie škôd spôsobených povodňami; kontrola zmien vodného režimu riek, najmä s cieľom optimalizovať využitie vodnej energie.
V oblasti oceánológie, oceánografie, rybolovu; predpovedanie javov, ktoré ovplyvňujú efektívnosť plavby a predstavujú nebezpečenstvo pre pobrežné oblasti; hodnotenie námorných trás; zmena veľkosti a povahy nepokojov vodná plocha veľké vodné plochy; pozorovanie ľadovej situácie v oblastiach s vysokou zemepisnou šírkou, kontrola tvorby a pohybu ľadovcov; identifikácia oblastí bohatých na planktón, sľubné efektívne úlovky, identifikácia kŕdľov rýb a hromadenie poľovnej zveri.
V oblasti biosféry a ochrany životného prostredia; hodnotenie znečistenia vôd v konkrétnych nádržiach a ovzdušia v rôznych oblastiach; kontrola vypúšťania odpadových vôd a čerpadiel v husto obývaných oblastiach (veľké mestá); kontrolu nad umiestnením a migráciou voľne žijúcich zvierat.
V oblasti poľnohospodárstva a lesníctva, pôdoznalectva a meliorácií: operatívne hodnotenie vývojových štádií, zrelosti a úrody plodín; zisťovanie škôd na jednotlivých plochách polí a lesov, zisťovanie účinnosti opatrení zameraných na ochranu rastlín, hodnotenie stavu lesných plôch a zásob dreva, inventarizácia lesov; plánovanie rezu a výsadby; detekcia lesných požiarov, kontrola ich vzniku a účinnosti, protipožiarne opatrenia; identifikácia močiarov v určitých hodnoteniach okresného zavlažovania, plánovanie odvodňovacích a melioračných prác; využívanie pôdy v konkrétnych regiónoch, kontrola zavlažovaných pozemkov, hodnotenie pasienkov.
1 „Svetový prieskum vesmíru“. Vydavateľstvo-Science. Moskva 1982
Materiál z Necyklopédie
Od vypustenia prvej umelej družice Zeme v roku 1957 neuplynulo toľko rokov, no za toto krátke obdobie sa vesmírnemu výskumu podarilo obsadiť jedno z popredných miest vo svetovej vede. Človek, ktorý sa cítil byť občanom vesmíru, chcel prirodzene lepšie spoznať svoj svet a jeho prostredie.
Už prvý satelit prenášal cenné informácie o vlastnostiach horných vrstiev zemskej atmosféry, o vlastnostiach prechodu rádiových vĺn cez ionosféru. Druhá družica znamenala začiatok celého vedeckého smeru - vesmírnej biológie: na palube sa prvýkrát do vesmíru dostal živý tvor, pes Laika. Tretí orbitálny let sovietskeho aparátu bol opäť venovaný Zemi – štúdiu jej atmosféry, magnetického poľa, interakcie vzduchový plášť so slnečným žiarením, meteorickým prostredím okolo planéty.
Po prvých štartoch sa ukázalo, že prieskum vesmíru by sa mal vykonávať cieľavedome, dlhodobo. vedecké programy. V roku 1962 Sovietsky zväz začal s vypúšťaním automatických satelitov radu Kosmos, ktorých počet sa v súčasnosti približuje k 2 000. javom vo vyšších vrstvách atmosféry a blízkozemskom vesmíre.
Satelity "Elektrón" a orbitálne automatické observatóriá "Prognoz" rozprávali o Slnku a jeho rozhodujúcom vplyve na pozemský život. Štúdiom nášho svietidla pochopíme aj tajomstvá vzdialených hviezd, zoznámime sa s prácou prírodného termonukleárneho reaktora, ktorý na Zemi ešte nebol postavený. Z vesmíru videli aj „neviditeľné slnko“ – jeho „portrét“ v ultrafialovom, röntgenovom a gama žiarení, ktoré nedosahujú zemský povrch pre nepriehľadnosť atmosféry v týchto častiach spektra elektromagnetických vĺn. Okrem automatických družíc robili dlhodobé štúdie Slnka aj sovietski a americkí kozmonauti na orbitálnych vesmírnych staniciach.
Vďaka výskumu z vesmíru lepšie poznáme zloženie, štruktúru a vlastnosti horných vrstiev atmosféry a ionosféry Zeme, ich závislosť od slnečnej aktivity, čo umožnilo zvýšiť spoľahlivosť predpovedí počasia a podmienok rádiovej komunikácie. .
„Kozmické oko“ umožnilo nielen prehodnotiť „externé dáta“ našej planéty, ale aj nahliadnuť do jej hlbín. Z obežných dráh sa lepšie zisťujú geologické štruktúry, sledujú sa vzorce štruktúry zemskej kôry a rozloženie minerálov potrebných pre človeka.
Satelity umožňujú v priebehu niekoľkých minút zobraziť obrovské vodné plochy a odovzdať svoje snímky oceánológom. Z obežných dráh sa získavajú informácie o smeroch a rýchlosti vetrov, o zónach vzniku cyklónových vírov.
Od roku 1959 sa pomocou sovietskych automatických staníc začalo so štúdiom družice Zeme - Mesiaca. Stanica Luna-3, ktorá obletela Mesiac, prvýkrát odfotila jeho odvrátenú stranu; "Luna-9" vykonala mäkké pristátie na družici Zeme. Aby sme mali jasnejšiu predstavu o celom Mesiaci, boli potrebné dlhodobé pozorovania z obežných dráh jeho umelých satelitov. Prvá z nich - sovietska stanica "Luna-10" - bola spustená v roku 1966. Na jeseň roku 1970 išla stanica "Luna-16" na Mesiac, ktorý po návrate na Zem priniesol so sebou vzorky lunárnej pôdy. skaly. Ale iba dlhodobé systematické štúdie mesačného povrchu by mohli pomôcť selenológom pochopiť pôvod a štruktúru nášho prirodzeného satelitu. Takúto možnosť im čoskoro poskytla samohybná sovietska vedeckých laboratóriách- mesačné rovery. Výsledky vesmírneho prieskumu Mesiaca priniesli nové údaje o histórii vzniku Zeme.
Charakteristické črty sovietskeho programu na štúdium planét - pravidelnosť, dôslednosť, postupná komplikácia riešených úloh - sa obzvlášť zreteľne prejavili pri štúdiách Venuše. Posledné dve desaťročia priniesli o tejto planéte viac informácií ako celé predchádzajúce viac ako tri storočia jej skúmania. Zároveň významnú časť informácií získala sovietska veda a technika. Zostupové vozidlá automatických medziplanetárnych staníc "Venuša" viac ako raz pristáli na povrchu planéty, skúmali jej atmosféru a oblaky. Sovietske stanice sa tiež stali prvými umelými satelitmi Venuše.
Od roku 1962 boli k planéte Mars vypúšťané sovietske automatické medziplanetárne stanice.
Kozmonautika študuje aj planéty vzdialenejšie od Zeme. Dnes je možné sledovať televízne zábery povrchu Merkúra, Jupitera, Saturnu a ich satelitov.
Astronómovia, ktorí dostali k dispozícii vesmírne technológie, sa, prirodzene, neobmedzili len na štúdium slnečnej sústavy. Ich prístroje vyňaté z atmosféry, ktorá je nepriepustná pre krátkovlnné kozmické žiarenie, mierili na iné hviezdy a galaxie.
Neviditeľné lúče vychádzajúce z nich – rádiové vlny, ultrafialové a infračervené, röntgenové a gama žiarenie – nesú cenné informácie o dianí v hlbinách Vesmíru (pozri Astrofyzika).
Fotografické snímky Zeme z vesmíru sa začali získavať z výskumných rakiet ešte pred vypustením umelých družíc Zeme (AES). Prieskum Zeme sa vykonával z výšky 100-150 km. Zábery boli veľmi perspektívne a mali obraz horizontu. Zároveň už programy prieskumu obsahovali experimenty s výberom optimálnych parametrov pre vesmírne fotografické systémy.
Už na prvých satelitných snímkach boli jasne viditeľné pohoria, výbežky skalného podložia, údolia a korytá riek, snehová pokrývka a lesy.
Filmovanie z rakiet nestratilo význam ani vypustením satelitov. A v súčasnosti vedci z Bieloruska používajú obrázky získané počas natáčania z rakiet. Tieto obrázky sú cenné nielen pre svoju informovanosť, ale aj pre skutočnosť, že poskytujú sériu rôznych obrazov toho istého územia.
Vesmírny výskum, ktorý sa začal v šesťdesiatych rokoch minulého storočia, bol a prebieha s takou intenzitou, že umožnil nazhromaždiť bohatý fond satelitných snímok (CS).
Veľký, ak nie obrovský, počet operačných a meteorologických satelitov, kozmických lodí s ľudskou posádkou a orbitálnych staníc bol a drží vedecký dozor. Mnohé z týchto vesmírnych objektov boli alebo sú v súčasnosti vybavené zobrazovacím zariadením. Snímky získané a získané v nich sú mimoriadne rôznorodé v závislosti od výberu zaznamenaných charakteristík, technológie získavania snímok a ich prenosu na Zem, mierky prieskumu, typu a výšky obežnej dráhy atď.
Vesmírne snímky sa zhotovujú v troch hlavných rozsahoch: viditeľný a blízky infračervený (svetelný) rozsah, infračervený tepelný a rádiový rozsah.
Prvá skupina je najvýznamnejšia - vo viditeľnom a blízkom infračervenom rozsahu sa delí na tri podskupiny podľa spôsobov prijímania a prenosu informácií na Zem: fotografické, televízne a skenerové, fototelevízne obrázky. Rôznorodosť obrázkov podľa skupín, viac-menej ekvivalentné obsahom a objemom prenášaných informácií a kvalitou obrazu, rozširuje možnosti využitia obrázkov v určitých oblastiach geografického výskumu.
Geologický výskum je jednou z oblastí, kde sa najaktívnejšie využívajú satelitné snímky. Už prvé fotografie z kozmických lodí našli široké využitie pri štúdiu stratigrafie a litologických a petrografických vlastností hornín; štruktúrno-tektonická štúdia územia; vyhľadávanie ložísk nerastov; štúdium geotermálnych zón a vulkanizmu.
Jedna z dôležitých výhod satelitných snímok – schopnosť vidieť nové črty štruktúry územia, nepostrehnuteľné na veľkoplošných snímkach – sa týka predovšetkým štúdia veľkých geologických štruktúr, filtrovania malých detailov v dôsledku „optického zovšeobecnenia“. “ obrazu vytvára možnosť priestorovo spájať nesúrodé fragmenty veľkých geologických útvarov do jedného celku.
Malé množstvo informácií získaných dešifrovaním satelitných snímok sa týka konkrétne oblasti štruktúrnej geológie. Plicatívne štruktúry a diskontinuálne porušovanie rôznych rádov sú dobre rozlíšené.
Lineárne diskontinuity sa odrážajú obzvlášť dobre, a to ako s posunutím susedných blokov, tak bez nich. V plošinových oblastiach sa prejavujú slabými reliéfnymi poklesmi, zakrivením riečnych kanálov a eróznymi formami; v zvrásnených pohoriach sa dešifrujú vďaka posunom hornín rôzneho litologického zloženia.
Na satelitných snímkach sú dobre dešifrovateľné aj plikatívne poruchy – zvrásnené štruktúry, komplexné antiklinórie, prstencové štruktúry.
Vesmírne snímky otvárajú zásadne nové možnosti pre pochopenie hlbokej štruktúry litosféry, umožňujú identifikovať štruktúry rôznych hĺbok kombináciou znakov a navzájom ich porovnávať. Tento smer využívania satelitných snímok má veľký význam v súvislosti s hľadaním skrytých ložísk nerastov a úlohami odhaľovania hlbokých seizmogénnych štruktúr.
Na vesmírnych fotografiách reliéf nenachádza dostatočne úplný priamy odraz; stereoskopicky na stereopároch sú vnímané len formy podhorského a horského reliéfu s amplitúdami niekoľkých desiatok či stoviek metrov. Dobré podanie rôznych ukazovateľov reliéfu, najmä pôdneho a vegetačného krytu, však umožňuje študovať reliéf z morfologicko-morfometrického a genetického hľadiska.
Rôzne genetické typy reliéfu majú svoje vlastné znaky obrazu na CS, ich dešifrovacie znaky a dekódovacie indikátory. Napríklad fluviálny reliéf sa jasne odráža na CS vo viditeľnom rozsahu s tmavším pozadím ako okolie a sú dobre viditeľné proluviálne aluviálne vejáre dočasných vodných tokov.
CS tiež umožňujú študovať staré fluviálne formy, napríklad staré erózne prítoky a delty.
Fotografie jasne odrážajú nielen jednotlivé doliny, ale celý systém eróznej pitvy, hoci jednotlivé žľaby a rokliny možno identifikovať len na fotografiách najväčšieho rozsahu. Vo všeobecnosti je erózna sieť odhalená s veľkou úplnosťou. Z hľadiska úplnosti zobrazenia eróznej siete sú CS v mierke 1:2 000 000 porovnateľné s topografickými mapami v mierke 1:200 000 a 1:100 000.
CS moderného a starovekého eolického reliéfu umožňujú študovať znaky formovania a vývoja rôznych foriem reliéfu, vyjadrené v ich vzore, a odhaliť závislosť orientácie foriem od režimu vetra. Zábery zároveň svedčili o nedokonalosti zobrazenia pieskov na mapách mnohých regiónov sveta a potrebe zapojiť SC do prípravy máp púštnych oblastí. Okrem toho práca ukázala, že CS možno použiť pri štúdiu nielen otvorených, ale aj uzavretých priestorov.
CS dobre ukazuje krasové a poklesovo-záplavové tvary terénu a veľkoplošné snímky horských oblastí rozlišujú aj jednotlivé zosuvné suťové aluviálne vejáre, deluviálne vlečky. Na CS sú známe niektoré formy ľadovcového reliéfu: žľabové údolia s paralelnými líniami „ramien“ na svahoch, terminálne morény blokujúce veľké údolia a ľadovcové jazerá. Často sa odráža staroveký konečný morénový reliéf. Pobrežná forma je dobre zobrazená na CS s charakteristickou ostrosťou pobrežia oderového pobrežia a hladkými líniami akumulačného pobrežia.
Dôkladná geomorfologická analýza CS ukazuje vhodnosť ich využitia na geomorfologické mapovanie v strednej mierke. Obrázky v mierke 1 : 2 000 000 môžu slúžiť ako dobrý základ pre terénne práce a kreslenie geomorfologických kontúr, t.j. mapovanie v mierke 1:1 000 000 alebo menšej.
CS sú užitočné aj na zostavovanie iných máp reliéfu, napríklad máp hustoty disekcie reliéfu, máp orografických línií a bodov. Pri zostavovaní posledne menovaných sú uzly konvergencie hrebeňov (uzlové body), oddelenie charakteristických línií prvého a nasledujúcich rádov a celá sieť členenia horských oblastí, hranice horských a rovinatých území atď. sú špecifikované z obrázkov.
CS vyrobené pri nízkej polohe slnka, ktoré vďaka odrezanej mozaike poskytujú plastický obraz reliéfu, možno použiť pri výrobe hypsometrických máp.
Na záver teoretickej časti odboru „Geomorfológia a geológia“ je potrebné pripomenúť študentom slová akademika, profesora Petrohradskej univerzity I. Lemana: „Geodéz, ktorý kreslí reliéf a nepozná geomorfológiu, je ako chirurg. ktorý robí operácie a nepozná anatómiu.“
Otázky na samovyšetrenie
1. Na aké disciplíny sa delí geomorfológia?
2. Aké prvky formy a druhy reliéfu poznáte?
3. Povedzte nám o klasifikácii reliéfu podľa genézy.
4. Povedzte nám o klasifikácii tvarov terénu podľa ich kvantitatívnych charakteristík.
5. Uveďte všeobecný popis typov reliéfu.
6. Aké typy rovín poznáš podľa pôvodu?
7. Charakterizujte pahorkatinno-morénový reliéf.
8. Popíšte údolný trámový reliéf.
9. Opíšte hornatý terén.
10. Popíšte štrukturálny reliéf.
11. Opíšte krasový reliéf.
12. Popíšte sopečný reliéf.
13. Opíšte eolický reliéf.
14. Aké lietadlá sa používajú pri vesmírnych prieskumoch?
15. Na ktorých strelniciach sa fotia vesmírne snímky?
16. Čo dáva rozmanitosť využitia strelníc vo vesmírnej fotografii a čo je to strelnica?
17. Aké sú výsledky používania satelitných snímok v geologickom výskume?
18. Aké sú výsledky využitia satelitných snímok v geomorfologickom výskume?