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CryoSat-2's Siral 2 radar interferometer
 Cryosat-2 Siral 2 Radar-Interferometer
Sensoren
 
Welche Sensoren Wissenschaftler verwenden, um ein Bild zu erhalten, kommt auf den Gegenstand der Beobachtung an. Es gibt viele verschiedene Arten von Sensoren, zu denen auch Kameras gehören. Um eine Analogie zu gebrauchen, wenn Sie ein Bild ihres Hauses machen wollen, würden Sie dazu wohl eher einen Fotoapparat verwenden, aber wenn für die Aufzeichnung von Personen, die das Haus betreten bzw. verlassen, würden Sie einem Videorekorder (Camcorder) den Vorzug gebe.

Im Bereich der Fernerkundung bezeichnet man das Gerät, das für Bilderzeugung verwendet wird, gemeinhin als "Sensor". Man bevorzugt den Begriff Sensor, weil er sich auf ein breiteres Feld der Informationserfassung bezieht als Kamera. Kamera bezieht sich im Allgemeinen nur auf Informationen, die man mit dem Auge wahrnehmen kann, während die Fernerkundung viele verschiedene Arten von Strahlen des elektromagnetischen Spektrums umfasst.

Wenn eine Kamera ein Bild macht, werden dabei meistens sichtbare (Licht-)Strahlen erfasst; wenn man also ein Foto von einem Haus anfertigt, dann sieht man auf dem Abzug, was man auch in Wirklichkeit wahrnimmt.  
 
Das elektromagnetische Spektrum
 
In der Fernerkundung können Sensoren auch Informationen erfassen, die das unbewehrte menschliche Auge nicht wahrnimmt (mit Strahlen in anderen, nicht sichtbaren Bereichen des elektromagnetischen Spektrums).

Ein Beispiel, das Sie vielleicht kennen, sind spezielle sog. "Nachtsichtgeräte", die es ermöglichen, im Dunklen zu sehen (ohne gesehen zu werden), genau wie in Spionage- oder Aktionsfilmen und manchen Krimis. Diese Geräte verbessern die Sicht dadurch, dass Infrarotlicht verwendet wird.

Wissen Sie, warum man diese Spezialbrillen auch Infrarotsichtgeräte nennt?


Falls Sie die Antwort nicht sofort geben können, bitte die nachfolgenden Abschnitte lesen und es dann noch einmal versuchen.

Alle Gegenstände reflektieren einen Teil des Lichts, das sie erreicht. Es ist dieser reflektierte Anteil des Lichts, der den Gegenständen ihre "Farbe verleiht".

Wenn Sie z.B. sehen, dass eine Pflanze grün ist, dann ist das so, weil die Pflanze den Anteil des Lichts reflektiert, den das Auge als grün wahrnimmt, und ein Apfel ist rot, weil er einen Teil des Lichts reflektiert, der der Farbe Rot entspricht.

Manche Gegenstände reflektieren nicht nur das Licht, das sie erreicht, sondern sie senden auch "Strahlung" aus.

Das Feuer strahlt beispielsweise Wärme und Licht aus, daher kann man auch bei Dunkelheit das Feuer sehen. Dagegen kann man bei Dunkelheit einen Apfel nicht sehen. Das kommt daher, weil der Apfel Licht nur reflektiert, während Feuer auch eigenes Licht ausstrahlt.

Nennen Sie bitte drei weitere Beispiele von Gegenständen, die Strahlen aussenden und drei Beispiele von Gegenständen, die Strahlen nur reflektieren? *


Mehr Informationen über die Strahlung von Körpern findet man in folgender Folie: "Strahlung von Körpern" viewgraph.

Licht (und Wärme), die von Gegenständen abgegeben und reflektiert werden, nennt man „Strahlung”. Strahlung ist nichts anderes als eine Gruppe elektrisch geladener Teilchen, die sich in Bewegung befinden. Die Bewegung ist im Fall dieser Teilchen wellenförmig. (Die Bewegung ähnelt der Geometrie von Meereswellen – siehe auch folgende Folie "Elektromagnetische Wellen: Prinzipien").

Strahlung, die Gegenstände abgeben oder "reflektieren", kann daher in verschiedenen Wellenlänge gemessen werden, d.h. in den Wellenlängen der Strahlung, die von dem Gegenstand "zurückgeworfen" werden.

Man hat die Wellenlänge vieler verschiedener Gegenstände gemessen und erkannt, dass einige Gegenstände Wellenlängen reflektieren, die das Auge des Menschen nicht sieht (zum Beispiel Infrarot).

Die Gesamtheit aller möglichen Wellenlängen nennt man das "elektromagnetische Spektrum". Um den Inhalt des Spektrums bildhaft darzustellen, haben Wissenschaftler das elektromagnetische Spektrum so zusammengefasst, wie es auf der Abbildung unten zu sehen ist.
 
 

Wavelength
Das elektromagnetische Spektrum
 
Anmerkung: Man hat im Bereich der Technik inzwischen eine Vielzahl Gegenstände entwickelt, die Strahlung einer bestimmter Wellenlänge abgeben, zum Beispiel Mikrowellenherde, Radio- und Fernsehsender usw.

Geben Sie bitte drei weitere Beispiele für Gegenstände an, deren Strahlung nicht (mit dem bloßen Auge) sichtbar ist? *

 
 
Passive sensors
Passive Sensoren
Passive Sensoren
 
Im Bereich der Fernerkundung verwendet man viele verschiedene Sensoren unterschiedlicher Empfindlichkeit ("Sensibilität") für bestimmte Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums. Einige Sensoren sind so konzipiert, dass sie alle "grünen" Wellenlängen empfangen, während andere eher auf den Empfang von Wellenlängen im Infrarot-Bereich des Spektrums ausgelegt wurden.

Das Infrarotsichtgerät wurde zum Beispiel speziell entwickelt, um Gegenstände (auch bei Dunkelheit) zu "sehen", die Infrarotstrahlen abgeben.

Alle Sensoren, die speziell zum Empfang von Wellenlängen dienen, die von bestimmten Zielgegenständen (Erkennungsobjekten) reflektiert oder abgegeben werden, nennt man "passive Sensoren".
 
 
Active sensors
Aktive Sensoren
Aktive Sensoren
 
Der größte Nachteil passiver Sensoren auf Satelliten ist, dass sie bei bedecktem Himmel oder bei Dunkelheit nicht funktionieren.

Man muß also eine andere Art von Sensor verwenden. Diese nennt man "aktive Sensoren", da sie Strahlen abgeben, die dann von den anvisierten Gegenständen reflektiert werden, wobei man die Energie mißt, die wieder zum Sensor zurückkommt.

Der im Bereich der Fernerkundung am häufigsten verwendete aktive Sensor ist ein "Radar". Um mehr über Radar zu erfahren, siehe auch: Fernerkundung vertieft / Radartechnik
 
 
* Antwort 1: Infrarotsichtgeräte sind Instrumente, mit denen man durch Erkennung abgegebener Infrarotstrahlen Gegenstände im Dunkeln „sehen” kann, ohne erkannt zu werden.

* Antwort 2: Beispiele für Objekte, die Strahlung abgeben: Glühbirne, Mikrowellenherd, die Sonne.
Beispiele für Objete, die Strahlung reflektieren: Regenbogen, Auto, Spiegel.

* Antwort 3: Der ultra-violette Strahlungsanteil des Sonnenlichts, die Mikrowellen eines Mobiltelefonnetzes, die Gammastrahlen, die von radioaktivem Gestein abgegeben werden, die Röntgenstrahlen, die u.a. in Krankenhäusern und der Medizintechnik verwendet werden, usw.
 
 

 


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