TW4 NLT Satellieten
Hoofdstuk 1: Introductie Satellieten
Een Satelliet: een baan om de aarde. De keuze van een satellietbaan hangt af van de taak
die de satelliet moet uitvoeren.
- Een equatoriale baan, deze draait in een baan om de evenaar heen en deze ziet niet
wat er boven de polen gebeurt.
- Een polaire baan gaat van Noordpool naar Zuidpool en weer terug; door de
aardrotatie (de draaibeweging die de aarde om haar eigen as maakt) vliegt de
satelliet uiteindelijk overal overheen. Satellieten in polaire banen (zoals de Aura-
satelliet met OMI en de Sentinel-5 Precursor met TROPOMI) zijn geschikt voor
wereldwijde controle.
- Een lage baan (low earth orbit, LEO) tussen 350 en 1000 km hoogte biedt hoge
beeldkwaliteit metingen doordat de satelliet dichter bij het aardoppervlak vliegt. OMI
en TROPOMI vliegen op dergelijke hoogtes. Een grotere afstand geeft meer overzicht.
- Een geostationaire baan (ongeveer 36.000 km hoogte) heeft een omlooptijd van 24
uur, waardoor de satelliet op een vast punt aan de hemel lijkt te staan voor een
waarnemer op aarde. Dit is handig als de satelliet altijd een bepaald punt moet
bekijken.
- Een satelliet kan ook in een Lagrangepunt worden geplaatst, waar de zwaartekracht
van de zon en aarde elkaar opheffen, zodat de satelliet vrij 'hangt'. Vanuit een
Lagrangepunt tussen de aarde en zon (ongeveer 1,5 miljoen km richting de zon) ziet
een satelliet constant de zonverlichte kant van de aarde.
- Opdracht 1.2 en 1.3
Luchtvervuiling: Een satelliet zoals OMI (Ozone Monitoring Instrument). Deze bevind zich op
de satelliet Aura van NASA en meten de dikte van de ozonlaag en concentratie van stoffen
als stikstofdioxide (NO2), zwaveldioxide (SO2) en fijnstof, wereldwijd in een polaire baan.
Overheden proberen luchtkwaliteit te verbeteren met maatregelen zoals milieuzones;
satellieten zijn geschikt om het effect van maatregelen te meten door jarenlange,
ononderbroken observatie. OMI doet dit sinds 2004. Het instrument vangt gereflecteerd
zonlicht op om de aanwezigheid van stoffen te bepalen. De beeldkwaliteit van OMI maakt
specifieke beoordeling lastig, maar TROPOMI heeft een hogere beeldkwaliteit. Opdracht 1.4
en 1.5
Samenstelling aardatmosfeer en menselijke invloeden: Lucht is een mengsel van
voornamelijk N2 (78%) en O2 (21%). De rest is onder andere argon, waterdamp en
koolstofdioxide (CO2). De CO2-concentratie (~400 ppm) wordt beïnvloed door verbranding
van fossiele brandstoffen. CO2 is een broeikasgas, essentieel voor de gemiddelde
aardtemperatuur (15 graden Celsius), maar een verhoogde concentratie versterkt het
broeikaseffect tot het versterkt broeikaseffect. Methaan (CH 4) is een sterker broeikasgas per
eenheid dan CO2, dat houdt in dat het veel meer invloed heeft op het versterkt
broeikaseffect. CH4 wordt uitgestoten bij agrarische activiteiten. Zowel methaan als
koolstofdioxide is niet giftig of schadelijk.
, Zwaveldioxide (SO2) irriteert de longen en is een belangrijke factor van luchtvervuiling/smog,
afkomstig van verbranding van zwavelhoudende fossiele brandstoffen. Stikstofdioxide (NO 2)
is schadelijk, veroorzaakt zure regen, en komt vrij bij salpeterzuurproductie
en onvolledige verbranding van fossiele brandstoffen (auto's,
kolencentrales). Opdracht 1.6 t/m 1.10
Hoofdstuk 2: Atmosfeer
Een stralend blauwe hemel: De kleur van de lucht komt door interactie van
zonlicht met gassen en deeltjes in de atmosfeer. Weer is de toestand van de
atmosfeer op een bepaald moment/plaats; klimaat is de gemiddelde
toestand en extremen over minstens 30 jaar. De atmosfeer is opgedeeld in
vijf lagen: troposfeer, stratosfeer, mesosfeer, thermosfeer, exosfeer.
Temperatuur en dichtheid in de verschillende lagen: De lagen worden
bepaald door waar de temperatuur stijgt of daalt met de hoogte. De troposfeer koelt af met
hoogte (ca. 6°C/km) omdat de aarde de onderste laag verwarmt. De stratosfeer warmt op
door absorptie van schadelijke Uv-straling door ozon. De mesosfeer koelt weer af. De
thermosfeer warmt sterk op door UV-absorptie door zuurstof. Opdracht 2.1
Aerosolen en fijnstof: Aerosolen zijn kleine stof- of vloeistofdeeltjes (fijnstof, <= 10 µm) in
de lucht. Ze zijn van natuurlijke oorsprong (zand, zeezout) of menselijk (verkeer, industrie,
verbranding). Ze kunnen schadelijk zijn bij inademing. Aerosolen beïnvloeden zonlicht
(reflectie, absorptie) en wolkenvorming, hun rol in klimaatverandering is complex.
Satellietinstrumenten meten aerosolen door de verspreiding en absorptie van zonlicht te
analyseren. Kortere golflengtes worden meer verspreid, waardoor grotere deeltjes verspreid
meer. Deeltjes absorberen specifieke golflengtes afhankelijk van hun samenstelling.
Satellieten vergelijken licht na hun tocht door de atmosfeer met direct zonlicht om
hoeveelheid en type aerosolen te meten. Opdracht 2.2 t/m 2.4
Uv-straling en de ozonlaag: De ozonlaag in de stratosfeer absorbeert schadelijke Uv-straling,
met name UV-C (100% absorptie) en UV-B (~90% absorptie). UV-A wordt minder
geabsorbeerd (~50%). Uv-straling kan DNA beschadigen. De UV-index is een maat voor de
intensiteit van Uv-straling die huidverbranding veroorzaakt. Bepaald door de dikte van de
atmosfeer laag (en dus hoeveelheid ozon) waar zonlicht doorheen gaat. Het is een lineaire
schaal. Factoren die de zonkracht beïnvloeden zijn onder andere de dikte van de ozonlaag en
de geografische ligging. Opdracht 2.5 en 2.8 t/m 2.10
CFK's en het gat in de ozonlaag: CFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen) breken ozon af na
vrijmaking van chloor door zonlicht. Het ozongat is een plek met sterk verlaagde
ozonconcentratie (< 220 Dobson eenheden). Het ontstaat vooral boven de Zuidpool in de
Antarctische lente door zeer lage temperaturen en een stabiele straalstroom, waardoor
chloor in stratosferische wolken wordt vastgelegd en bij terugkeer van de zon massaal
vrijkomt om ozon af te breken. Satellieten zoals OMI meten de grootte van het gat. Het
Montreal Protocol heeft de uitstoot van CFK's beperkt, wat naar verwachting leidt tot
herstel. In kaart brengen van het gat: De hoeveelheid ozon in een luchtkolom (massa lucht
die verticaal op een voorwerp drukt) wordt gemeten in Dobson eenheden (DU). Satellieten
meten dit. Opdracht 2.6 en 2.7
Hoofdstuk 1: Introductie Satellieten
Een Satelliet: een baan om de aarde. De keuze van een satellietbaan hangt af van de taak
die de satelliet moet uitvoeren.
- Een equatoriale baan, deze draait in een baan om de evenaar heen en deze ziet niet
wat er boven de polen gebeurt.
- Een polaire baan gaat van Noordpool naar Zuidpool en weer terug; door de
aardrotatie (de draaibeweging die de aarde om haar eigen as maakt) vliegt de
satelliet uiteindelijk overal overheen. Satellieten in polaire banen (zoals de Aura-
satelliet met OMI en de Sentinel-5 Precursor met TROPOMI) zijn geschikt voor
wereldwijde controle.
- Een lage baan (low earth orbit, LEO) tussen 350 en 1000 km hoogte biedt hoge
beeldkwaliteit metingen doordat de satelliet dichter bij het aardoppervlak vliegt. OMI
en TROPOMI vliegen op dergelijke hoogtes. Een grotere afstand geeft meer overzicht.
- Een geostationaire baan (ongeveer 36.000 km hoogte) heeft een omlooptijd van 24
uur, waardoor de satelliet op een vast punt aan de hemel lijkt te staan voor een
waarnemer op aarde. Dit is handig als de satelliet altijd een bepaald punt moet
bekijken.
- Een satelliet kan ook in een Lagrangepunt worden geplaatst, waar de zwaartekracht
van de zon en aarde elkaar opheffen, zodat de satelliet vrij 'hangt'. Vanuit een
Lagrangepunt tussen de aarde en zon (ongeveer 1,5 miljoen km richting de zon) ziet
een satelliet constant de zonverlichte kant van de aarde.
- Opdracht 1.2 en 1.3
Luchtvervuiling: Een satelliet zoals OMI (Ozone Monitoring Instrument). Deze bevind zich op
de satelliet Aura van NASA en meten de dikte van de ozonlaag en concentratie van stoffen
als stikstofdioxide (NO2), zwaveldioxide (SO2) en fijnstof, wereldwijd in een polaire baan.
Overheden proberen luchtkwaliteit te verbeteren met maatregelen zoals milieuzones;
satellieten zijn geschikt om het effect van maatregelen te meten door jarenlange,
ononderbroken observatie. OMI doet dit sinds 2004. Het instrument vangt gereflecteerd
zonlicht op om de aanwezigheid van stoffen te bepalen. De beeldkwaliteit van OMI maakt
specifieke beoordeling lastig, maar TROPOMI heeft een hogere beeldkwaliteit. Opdracht 1.4
en 1.5
Samenstelling aardatmosfeer en menselijke invloeden: Lucht is een mengsel van
voornamelijk N2 (78%) en O2 (21%). De rest is onder andere argon, waterdamp en
koolstofdioxide (CO2). De CO2-concentratie (~400 ppm) wordt beïnvloed door verbranding
van fossiele brandstoffen. CO2 is een broeikasgas, essentieel voor de gemiddelde
aardtemperatuur (15 graden Celsius), maar een verhoogde concentratie versterkt het
broeikaseffect tot het versterkt broeikaseffect. Methaan (CH 4) is een sterker broeikasgas per
eenheid dan CO2, dat houdt in dat het veel meer invloed heeft op het versterkt
broeikaseffect. CH4 wordt uitgestoten bij agrarische activiteiten. Zowel methaan als
koolstofdioxide is niet giftig of schadelijk.
, Zwaveldioxide (SO2) irriteert de longen en is een belangrijke factor van luchtvervuiling/smog,
afkomstig van verbranding van zwavelhoudende fossiele brandstoffen. Stikstofdioxide (NO 2)
is schadelijk, veroorzaakt zure regen, en komt vrij bij salpeterzuurproductie
en onvolledige verbranding van fossiele brandstoffen (auto's,
kolencentrales). Opdracht 1.6 t/m 1.10
Hoofdstuk 2: Atmosfeer
Een stralend blauwe hemel: De kleur van de lucht komt door interactie van
zonlicht met gassen en deeltjes in de atmosfeer. Weer is de toestand van de
atmosfeer op een bepaald moment/plaats; klimaat is de gemiddelde
toestand en extremen over minstens 30 jaar. De atmosfeer is opgedeeld in
vijf lagen: troposfeer, stratosfeer, mesosfeer, thermosfeer, exosfeer.
Temperatuur en dichtheid in de verschillende lagen: De lagen worden
bepaald door waar de temperatuur stijgt of daalt met de hoogte. De troposfeer koelt af met
hoogte (ca. 6°C/km) omdat de aarde de onderste laag verwarmt. De stratosfeer warmt op
door absorptie van schadelijke Uv-straling door ozon. De mesosfeer koelt weer af. De
thermosfeer warmt sterk op door UV-absorptie door zuurstof. Opdracht 2.1
Aerosolen en fijnstof: Aerosolen zijn kleine stof- of vloeistofdeeltjes (fijnstof, <= 10 µm) in
de lucht. Ze zijn van natuurlijke oorsprong (zand, zeezout) of menselijk (verkeer, industrie,
verbranding). Ze kunnen schadelijk zijn bij inademing. Aerosolen beïnvloeden zonlicht
(reflectie, absorptie) en wolkenvorming, hun rol in klimaatverandering is complex.
Satellietinstrumenten meten aerosolen door de verspreiding en absorptie van zonlicht te
analyseren. Kortere golflengtes worden meer verspreid, waardoor grotere deeltjes verspreid
meer. Deeltjes absorberen specifieke golflengtes afhankelijk van hun samenstelling.
Satellieten vergelijken licht na hun tocht door de atmosfeer met direct zonlicht om
hoeveelheid en type aerosolen te meten. Opdracht 2.2 t/m 2.4
Uv-straling en de ozonlaag: De ozonlaag in de stratosfeer absorbeert schadelijke Uv-straling,
met name UV-C (100% absorptie) en UV-B (~90% absorptie). UV-A wordt minder
geabsorbeerd (~50%). Uv-straling kan DNA beschadigen. De UV-index is een maat voor de
intensiteit van Uv-straling die huidverbranding veroorzaakt. Bepaald door de dikte van de
atmosfeer laag (en dus hoeveelheid ozon) waar zonlicht doorheen gaat. Het is een lineaire
schaal. Factoren die de zonkracht beïnvloeden zijn onder andere de dikte van de ozonlaag en
de geografische ligging. Opdracht 2.5 en 2.8 t/m 2.10
CFK's en het gat in de ozonlaag: CFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen) breken ozon af na
vrijmaking van chloor door zonlicht. Het ozongat is een plek met sterk verlaagde
ozonconcentratie (< 220 Dobson eenheden). Het ontstaat vooral boven de Zuidpool in de
Antarctische lente door zeer lage temperaturen en een stabiele straalstroom, waardoor
chloor in stratosferische wolken wordt vastgelegd en bij terugkeer van de zon massaal
vrijkomt om ozon af te breken. Satellieten zoals OMI meten de grootte van het gat. Het
Montreal Protocol heeft de uitstoot van CFK's beperkt, wat naar verwachting leidt tot
herstel. In kaart brengen van het gat: De hoeveelheid ozon in een luchtkolom (massa lucht
die verticaal op een voorwerp drukt) wordt gemeten in Dobson eenheden (DU). Satellieten
meten dit. Opdracht 2.6 en 2.7
