Elektor Team

ESA ziet atmosfeer krimpen

10 december 2013, 14:37
ESA ziet atmosfeer krimpen
ESA ziet atmosfeer krimpen

Om variaties in de zwaartekracht zo precies mogelijk te meten vliegt de zwaartekrachtsatelliet GOCE ongebruikelijk laag op 270 kilometer boven het aardoppervlak (meestal wordt 400 km als ondergrens aangehouden vanwege de wrijving met de bovenste laag van de dampkring, die een voortijdig einde van de missie kan betekenen). GOCE wordt in zijn baan gehouden door een ionenmotor die de wrijving met de atmosfeer compenseert.
Eelco Doornbos en collega’s (vakgroep astrodynamica en ruimtemissies) hebben de dichtheid en windrichting van de bovenste luchtlagen afgeleid uit de motorgegevens in combinatie met die van de versnellingsmeters.

 

GOCE vliegt zijn baantjes in anderhalf uur om de aarde van noord naar zuid en weer terug, zo’n zestien keer per etmaal. Vergelijking van de gemeten luchtdichtheden met een model laat zien dat de metingen veel gedetailleerder zijn. Op 12 april bijvoorbeeld is opeens een hogere luchtdichtheid gemeten. Dat komt doordat de atmosfeer een beetje is uitgezet door de inwerking van zonnewind (een stroom geladen deeltjes die een maximum kan bereiken wanneer er een zonnevlam richting de aarde uitspat). De zonnewind, die door het magnetische veld van de aarde naar de polen wordt afgebogen, verwarmt de bovenste ijle luchtlagen door botsingen en door de elektrische stroom die door het plasma begint te lopen.

 

Ook blijkt de luchtdichtheid gemiddeld zo’n 20 procent lager te uit te vallen dan de modellen weergeven. Dat is goed nieuws voor ruimtemissies, want satellieten hebben dus iets minder brandstof nodig om op dezelfde hoogte te kunnen blijven. Ook is het voor remote sensing vaak gunstig om dichter op het aardoppervlak te zitten.
De atmosferische krimp heeft ook een nadeel: de spontane schoonmaak van ruimtepuin dat in de atmosfeer belandt, verloopt minder snel dan verwacht.

 

De krimp van de ijle luchtlagen op de hoogte van satellieten werd in de jaren ’90 voorspeld als bijverschijnsel van het broeikaseffect; door de toegenomen CO2-concentratie houdt de lage atmosfeer meer warmte vast, waardoor er minder warmtestraling terugkaatst naar de hogere luchtlagen die daardoor iets afkoelen en krimpen.

 

Tot slot is er nog de windsnelheid: de gemeten dwarswind (in oost-west-richting) blijkt met pieksnelheden tot 1.000 meter per seconde tot een factor twee groter dan voorspeld. Dat klinkt dramatisch, maar de satelliet zelf heeft een veel grotere snelheid van bijna 8.000 m/s. En omdat de satelliet in een cirkel om de aarde vliegt, middelt het effect van de wind op de satellietbaan over het algemeen uit. Volgens Doornbos is de windsnelheid dan ook minder relevant voor ruimtemissies dan de dichtheid.
De hoogste windsnelheden zijn, net als de atmosferische modellen aangeven, boven de polen gemeten. De windsterkte is minder gevoelig voor variaties in de zonnewind dan de luchtdichtheid.

 

Foto: ESA

Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items