技术:卫星记录海洋的动人故事


作者:DANIEL CLERY本周发射的一颗卫星将比以往更加准确地绘制海洋表面的山丘和山谷 - 仅几厘米海洋表面相对于地球中心的高度在近160米的范围内变化,因为海底山谷和山脉对它们上方的水施加不同程度的引力但周一晚上从法属圭亚那用阿丽亚娜火箭发射的联合美国和法国卫星Topex / Poseidon并不是为了映射重力对海洋的影响:它正在寻找由海洋造成的表面高度变化小得多的地方洋流和漩涡这些变化最多约为1米,但它们提供了大规模水流的线索,例如墨西哥湾流,它们将温水从赤道地区运送到高纬度地区,在那里水冷却并在深海洋流中下沉和流回在未来三到五年内,Topex / Poseidon将每隔几周从海拔1336公里生成全球洋流图海洋的热容量是大气的数倍,因此洋流在地球表面传播热量和缓和大气层方面起着至关重要的作用海洋学家将利用Topex / Poseidon的信息改进他们的海洋环流计算机模型,从而提高对气候和全球变暖可能性的认识 Topex和Poseidon是卫星上两个雷达高度计的名称它们原本是独立的任务,但美国宇航局和法国航天局CNES合并了它们雷达高度计通过在海洋表面引导短脉冲微波并拾取反射信号来工作往返时间给出了卫星的高度可以从表面粗糙度扭曲脉冲形状的方式收集附加信息,例如平均波高和表面风速其他几颗卫星也携带高度计,例如美国海军的Geosat和欧洲的ERS-1,但英国Proudman海洋学实验室的Philip Woodworth说,Topex / Poseidon将是最准确的低层大气中的电离层和水蒸气使微波信号减慢,从而增加了结果的不确定性美国高度计Topex使用两种不同频率的信号,即13.6和5.3千兆赫,它们被电离层以不同的速度减速通过比较结果,可以计算校正为了校正水蒸气,Topex配备了一个辐射计,可以测量来自海洋的辐射在通往卫星的途中,水蒸气吸收了多少,这为通过大气的含水量提供了校正因子通过这些校正,Topex可以精确计算其高度为2到3厘米虽然Topex依靠经过充分验证的技术,但由CNES设计的Poseidon是一种实验性的固态辐射计它仅在一个频率上运行,但其合作伙伴的质量,体积和功耗仅为其四分之一它通过在船上处理它将发送的数据量减少了七倍然而,找到卫星的高度只是第一步要将其转换为海面高度,需要准确了解卫星的轨道根据Woodworth的说法,Topex / Poseidon使用三个独立的跟踪系统,使其成为有史以来最好的轨道卫星第一种是基于世界各地的一系列激光测距站,它们将光束对准卫星上的反射器第二个测量从地面发出的微波束的多普勒频移第三是美国军方基于卫星的全球定位系统一旦知道了轨道,就可以绘制出地表的地形图但是仍然需要提取由于重力引起的电流引起的变化这是通过获取地球重力场的地图并从高度计产生的地图中减去它来完成的重力场必须独立测量,例如在研究船上,
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