Unsere Kurse in der Uni
Einer unserer Kurse trägt den Titel "Erdbeobachtung durch Satelliten". Darin geht es um Instrumente und Techniken, mit denen die Erdoberfläche aus dem Weltall beobachtet werden kann. Das können einmal optische Bilder sein, z.B. wie die Satellitenbilder von Google Maps oder Google Earth. Durch Vergleiche der optischen Wellenlängen kann man aber auch sehen, ob die Bäume noch grün sind oder es schon Herbst wird. Mit diesen Methoden lassen sich genaue Vegetationskarten erstellen, Vegetationsperioden beobachten, oder die Wanderung von Insektenkolonien verfolgen.
Die Erde strahlt aber nicht nur im sichtbaren Bereich, auch die Wärmestrahlung liefert wichtige Informationen. Im Infrarot kann so zum Beispiel zwischen Wolken und Schnee unterschieden werden. Ob es frisch geschneit hat, oder der Schnee schon zwei Tage alt ist, kann der Satellit auch erkennen.
Einen Schritt weiter geht das Radar. Hier wird nicht auf Strahlung von der Erde gewartet, die dann gemessen wird, sondern der Erdboden wird konkret mit einem Strahl "abgetastet": ein Puls wird ausgesandt und gewartet, bis er wieder kommt. Aus der Laufzeit des Strahls kann die Entfernung bestimmt werden - im Zentimeter-Bereich. Damit kann man die Erde topographisch vermessen und eine dreidimensionale Karte erstellen. Aber das Radar kann auch noch mehr: mit interferometrischen Messungen können kleinste Änderungen in der Topographie berechnet werden: Schwingungen der Erde durch ein Erdbeben, Drift der Erdplatten, abstürzende Felshänge wie zur Zeit in den Alpen. Mit einer recht ausgefeilten Technik kann man bewegte Objekte darstellen, beispielsweise Ozeanwellen.
All diese Messungen werden durch die Atmosphäre hindurch gemacht, die einen großen Einfluß haben kann. Deshalb sind auch die Prozesse in der Atmosphäre ein Thema. Auf der anderen Seite müssen die ganzen Instrumente, die diese Daten über die Erde liefern, auch ins Weltall gelangen. Dafür benötigt man Satelliten, die wiederum von Raketen an ihren Platz gebracht werden. Wie das in allen technischen Details funktionioniet, davon handelt der Kurs "Satelliten- und Raketentechnik".
Raketen sind aber nicht nur dafür da, um Satelliten an ihren Ort zu bringen, sondern können auch direkt vor Ort Messungen in der Atmosphäre durchführen. Nachtleuchtende Wolken und ein weiteres Phänomen der Mesosphäre werden zum Beispiel von großen Eiskristallen oder Staubpartikeln verursacht. Raketen sind die einzigen Mittel, auf dieser Höhe Messungen zu machen.
Vieles kann aber auch vom Boden untersucht werden, dafür gibt es bodengestützte Radaranlagen wie das EISCAT, das in der Nähe von Tromsø steht. Hier werden Radiowellen in die Atmosphäre geschickt, dort an einem Plasma reflektiert und von der Anlage wieder empfangen. Aus der Art des Echos kann man viel über die Atmosphäre erfahren, beispielsweise die Dichte der Partikel oder die Temperatur.
Was genau in einem Plasma passieren kann, ist Inhalt der Vorlesung "Plasmaphysik". Ein Plasma ist eine Ansammlungen von geladenen Partikeln, z.B. ein ionisiertes Gas, in dem Elektronen und Ionen umherschwirren. Der Unterschied zu einem neutralen Gas ist, daß die Teilchen durch die elektromagnetischen Kräfte, die zwischen ihnen wirken, gekoppelt sind. Das führt dann auch dazu, daß das Plasma mit den Radiowellen wechselwirkt.
Plasmen auf der Erde sind sehr selten: Das Licht der Neonröhre gehört dazu, Blitze bei einem Gewitter - und das Nordlicht. Verläßt man jedoch die Erde, so stellt sich heraus, daß fast alle Materie des Universums - 99 % - im Plasmazustand ist.
