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uando la Terra viene osservata dal- lo spazio durante il giorno, la scena è dominata dalle nuvole e dalle caratteristiche geografiche. Le pro- ve della presenza umana, quando sono visibili, costituiscono una modificazione secondaria del quadro d'insieme. Di not- te, invece, e specialmente a mezzanotte di una notte senza Luna, l'immagine scura della Terra scintilla per le luci brillanti delle creazioni umane. Oltre ai mutevoli chiarori di fenomeni naturali quali i ful- mini, gli incendi di foreste, le aurore bo- reali, il lato notturno della Terra si am- manta dei complicati ricami delle luci del- le città e delle zone, più sparse, dei fuochi agricoli. Ma fra le opere dell'uomo quelle di gran lunga più luminose sono le fiamme di gas che sono associate ad alcuni dei più grandi campi petroliferi del mondo. Questo aspetto inedito della Terra è divenuto evidente solo recentemente, come risultato imprevisto del Defence Meteorological Satellite Program dell'US Air Force. Lo scopo principale della navi- cella messa in orbita nel corso di questo programma è di fornire immagini sulle quali basare le previsioni a breve scaden- za della nuvolosità. Dapprima le immagi- ni, trasmesse elettronicamente sulla Ter- ra, venivano normalmente gettate via dopo essere state usate un giorno, ma pre- sto si riconobbe lo spreco di potenziali dati scientifici e vennero prese delle misu- re per conservare le migliori immagini di aurore boreali. Infine tali immagini di- vennero accessibili al pubblico nel 1973. Si stabilì la costituzione di un archivio dei negativi originali nell'Università del Wi sconsin e la distribuzione su microfilm delle immagini ai ricercatori interessati, attraverso Porgadzzazione del Diparti- mento del commercio. Quasi tutte le fo- tografie di questo articolo sono state ot- tenute dall'archivio del Wisconsin. Caratteristiche del sistema Il satellite meteorologico dell'Air For- ce non è l'unico sistema in grado di fornire immagini notturne della Terra vista dallo spazio. Anche i tre veicoli spaziali Land- sat, lanciati nel 1972, 1975 e 1978 dalla NASA, potrebbero funzionare di notte, per quanto non siano stati progettati per questo scopo e raramente siano stati usati per fare fotografie notturne. Il sistema Landsat, rispetto ai satelliti meteorologici dell'Air Force, ha il vantaggio di fornire immagini a quattro colori e con una riso- luzione a terra migliore, ma l'altro siste- ma è molto più sensibile a deboli sorgenti luminose. Per lo studio delle sorgenti lu- minose più intense i due sistemi sono complementari: il satellite dell'Air Force è adattissimo a compiere una ricognizione a grande scala di tutta la Terra, mentre il sistema Landsat può fornire fotografie a colori ad alta risoluzione di certe aree particolari che vengono selezionate dalla ricognizione generale. Ambedue questi programmi hanno veicoli spaziali in orbite quasi circolari, a quote di circa 800 o 900 chilometri e le orbite sono studiate in modo da passare a circa nove gradi dai poli della Terra e da far compiere al piano orbitale una preces- sione attorno alla Terra alla stessa veloci- tà con cui la Terra si muove attorno al Sole. Orbite di questo tipo, sincronizzate col Sole, offrono un vantaggio importante per le missioni fotografiche: al di sotto della navicella l'ora del giorno (o della notte) non varia al passare delle stagioni, e quindi si minimizzano le variazioni di illuminazione. L'effetto pratico di questa situazione è che le immagini vengono re- gistrate sotto forma di strisce successive, in direzione approssimativamente nord- -sud, in cui ogni striscia rappresenta un'orbita del percorso del satellite. L'ora del giorno in ogni zona fotografata non cambia da striscia a striscia. La sovrappo- sizione fra strisce adiacenti aumenta alle alte latitudini: a 90 gradi di latitudine nord e sud i poli compaiono in ogni stri- scia; essi vengono fotografati alternati- vamente ogni 102 minuti. Una delle cose più sorprendenti di mol- te immagini ottenute da questo sistema è la sorgente luminosa: la luce della Luna a mezzanotte. Alla luce del giorno, nell'al- tra metà dell'orbita, il satellite registra della Terra un quadro simile, ma più det- tagliato. Di conseguenza il satellite, ogni 12 ore circa, fornisce fotografie della nuvolosità su tutta la Terra, nei periodi in cui la Luna illumina il lato buio della Ter- ra (e cioè circa la metà del tempo). Su tutti questi satelliti vi sono diversi altri tipi di sensori. Un apparecchio fa contempora- neamente fotografie all'infrarosso, in base alle radiazioni termiche della Terra e delle nuvole; le pellicole così ottenute mostrano le temperature relative delle diverse nubi e permettono di mappare la nuvolosità anche senza Luna. Nelle fotografie fatte alla luce della Luna piena, quando le apparecchiature fotografiche del satellite funzionano a sensibilità ridotta, si vedono molti fuochi e luci prodotti dall'uomo, ma solo le fiammate di gas sono abbastanza lumino- se da imporsi chiaramente (si veda l'illu- strazione alle pagine 46 e 47). Invece, al calare della luce della Luna, le fotografie subiscono una trasformazione assai simile a quella che si verifica in cielo di sera, quando il sole tramonta e compaiono le stelle, salvo che qui compaiono le città e i fuochi! Consideriamo ad esempio la foto- grafia della pagina a fianco. A nord, nella luce incerta della Luna, compare chiara- mente lo stivale dell'Italia, e si possono localizzare facilmente molte delle città principali d'Europa. I punti più luminosi di questa striscia sono fiammate di gas che coincidono coi campi petroliferi cono- sciuti dell'Algeria, della Libia e della Ni- geria. La zona abbastanza uniforme di lucine sparse per l'Africa a sud del Sahara è data dai fuochi appiccati deliberatamen- te per liberare terreni dedicati alla pasto- rizia o all'agricoltura. Si vedono incendi simili in molte altre parti del mondo. In questa fotografia si vedono molte delle imperfezioni del sistema del satellite meteorologico dell'Air Force. I dettagli presso i bordi sono parecchio annebbiati, a causa della bassa quota del satellite, che è circa un terzo della larghezza dell'im- magine. Oggi i satelliti meteorologici del- l'Air Force possiedono apparecchiature di scansione modificate, con caratteristi- che in grado di migliorare la risoluzione ai bordi di queste immagini. Il sistema ottico che produce queste fotografie funziona nel modo seguente. L'immagine ha origine in un telescopio ottico che esplora la superficie terrestre in direzione perpendicolare alla direzione del moto del satellite, con risoluzione angolare costante. (Nelle zone non polari l'esplorazione è grosso modo est-ovest.) Nel piano focale del telescopio c'è un elemento fotosensibile, che assomiglia a un esposimetro fotografico, salvo per il fatto che abbraccia un campo di soli due decimi di grado. I bordi della scena si trovano lontani dal satellite e vengono osservati obliquamente; quindi l'angolo abbracciato dal telescopio copre un'area superficiale circa sei o sette volte maggio- re dell'area vista al nadir (cioè quando la fotocamera punta diritta verso il basso). I dati di questo sistema vengono inviati a terra sotto forma di una sequenza di nu- meri binari, che rappresentano le varia- zioni di luminosità registrate dal sensore durante la sua esplorazione. Successiva- mente, sulla Terra, i numeri vengono ri- convertiti in punti luminosi, e le immagini vengono ricostruite su pellicola in forma convenzionale, come una mappa. Nel corso di questo processo si fanno delle correzioni approssimate delle distorsioni, che possono essere causate da svariati motivi. (L'orbita non è esattamente circo- lare, la Terra non è esattamente sferica, il satellite non è sempre alla stessa quota.) Alcune delle maggiori fiammate di gas sono così luminose che diventano visibili le riflessioni interne al corpo del telesco- pio e questo effetto spiega gli anelli che in certe immagini circondano le fiammate di gas. Effetti simili compaiono anche nei telescopi astronomici, che sono strumenti progettati per rivelare corpi piccolissimi, ma molto luminosi rispetto allo sfondo. Paragonando queste immagini con quelle corrispondenti fatte all'infrarosso, che hanno esattamente le stesse dimen- sioni e quindi sono facilmente sovrappo- nibili su un tavolo luminoso, si vede che le luci delle città penetrano le nubi sottili attenuandosi di poco; le nuvole non mol- to dense diffondono l'immagine, mentre quelle molto pesanti possono bloccare la luce completamente. Fotografia notturna da satellite, fatta recente- mente nel corso del Defense Meteorological Satellite Program dell'US Air Force, che mo- stra tre sorgenti luminose principali, associate ad attività umane. I numerosi punti luminosi disposti nel terzo superiore della foto sono luci di città europee. Le luci più grandi isolate verso il centro e in basso sono dovute a fiammate di gas dei campi petroliferi dell'Algeria, della Libia e della Nigeria. (Gli anelli attorno alle fiammate più intense sono provocati da rifles- sioni interne al corpo del telescopio.) La fascia uniforme di luci più piccole sparse attraver- so l'Africa a sud del Sahara è dovuta a incen- di appiccati a scopi agricoli e di pastorizia. Immagini notturne della Terra riprese dallo spazio Le immagini registrate a mezzanotte dai satelliti meteorologici mostrano un aspetto inedito della Terra: le luci più intense sul lato oscuro del pianeta sono gigantesche fiamme di gas di scarico di Thomas A. Croft 44 45

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uando la Terra viene osservata dal-lo spazio durante il giorno, lascena è dominata dalle nuvole e

dalle caratteristiche geografiche. Le pro-ve della presenza umana, quando sonovisibili, costituiscono una modificazionesecondaria del quadro d'insieme. Di not-te, invece, e specialmente a mezzanotte diuna notte senza Luna, l'immagine scuradella Terra scintilla per le luci brillantidelle creazioni umane. Oltre ai mutevolichiarori di fenomeni naturali quali i ful-mini, gli incendi di foreste, le aurore bo-reali, il lato notturno della Terra si am-manta dei complicati ricami delle luci del-le città e delle zone, più sparse, dei fuochiagricoli. Ma fra le opere dell'uomo quelledi gran lunga più luminose sono le fiammedi gas che sono associate ad alcuni dei piùgrandi campi petroliferi del mondo.

Questo aspetto inedito della Terra èdivenuto evidente solo recentemente,come risultato imprevisto del DefenceMeteorological Satellite Program dell'USAir Force. Lo scopo principale della navi-cella messa in orbita nel corso di questoprogramma è di fornire immagini sullequali basare le previsioni a breve scaden-za della nuvolosità. Dapprima le immagi-ni, trasmesse elettronicamente sulla Ter-ra, venivano normalmente gettate viadopo essere state usate un giorno, ma pre-sto si riconobbe lo spreco di potenzialidati scientifici e vennero prese delle misu-re per conservare le migliori immagini diaurore boreali. Infine tali immagini di-vennero accessibili al pubblico nel 1973.Si stabilì la costituzione di un archivio deinegativi originali nell'Università del Wisconsin e la distribuzione su microfilmdelle immagini ai ricercatori interessati,attraverso Porgadzzazione del Diparti-mento del commercio. Quasi tutte le fo-tografie di questo articolo sono state ot-tenute dall'archivio del Wisconsin.

Caratteristiche del sistema

Il satellite meteorologico dell'Air For-ce non è l'unico sistema in grado di fornire

immagini notturne della Terra vista dallospazio. Anche i tre veicoli spaziali Land-sat, lanciati nel 1972, 1975 e 1978 dallaNASA, potrebbero funzionare di notte,per quanto non siano stati progettati perquesto scopo e raramente siano stati usatiper fare fotografie notturne. Il sistemaLandsat, rispetto ai satelliti meteorologicidell'Air Force, ha il vantaggio di fornireimmagini a quattro colori e con una riso-luzione a terra migliore, ma l'altro siste-ma è molto più sensibile a deboli sorgentiluminose. Per lo studio delle sorgenti lu-minose più intense i due sistemi sonocomplementari: il satellite dell'Air Forceè adattissimo a compiere una ricognizionea grande scala di tutta la Terra, mentre ilsistema Landsat può fornire fotografie acolori ad alta risoluzione di certe areeparticolari che vengono selezionate dallaricognizione generale.

Ambedue questi programmi hannoveicoli spaziali in orbite quasi circolari,a quote di circa 800 o 900 chilometri e leorbite sono studiate in modo da passare acirca nove gradi dai poli della Terra e dafar compiere al piano orbitale una preces-sione attorno alla Terra alla stessa veloci-tà con cui la Terra si muove attorno alSole. Orbite di questo tipo, sincronizzatecol Sole, offrono un vantaggio importanteper le missioni fotografiche: al di sottodella navicella l'ora del giorno (o dellanotte) non varia al passare delle stagioni,e quindi si minimizzano le variazioni diilluminazione. L'effetto pratico di questasituazione è che le immagini vengono re-gistrate sotto forma di strisce successive,in direzione approssimativamente nord--sud, in cui ogni striscia rappresentaun'orbita del percorso del satellite. L'oradel giorno in ogni zona fotografata noncambia da striscia a striscia. La sovrappo-sizione fra strisce adiacenti aumenta allealte latitudini: a 90 gradi di latitudinenord e sud i poli compaiono in ogni stri-scia; essi vengono fotografati alternati-vamente ogni 102 minuti.

Una delle cose più sorprendenti di mol-te immagini ottenute da questo sistema è

la sorgente luminosa: la luce della Luna amezzanotte. Alla luce del giorno, nell'al-tra metà dell'orbita, il satellite registradella Terra un quadro simile, ma più det-tagliato. Di conseguenza il satellite, ogni12 ore circa, fornisce fotografie dellanuvolosità su tutta la Terra, nei periodi incui la Luna illumina il lato buio della Ter-ra (e cioè circa la metà del tempo). Su tuttiquesti satelliti vi sono diversi altri tipi disensori. Un apparecchio fa contempora-neamente fotografie all'infrarosso, inbase alle radiazioni termiche della Terra edelle nuvole; le pellicole così ottenutemostrano le temperature relative dellediverse nubi e permettono di mappare lanuvolosità anche senza Luna.

Nelle fotografie fatte alla luce dellaLuna piena, quando le apparecchiaturefotografiche del satellite funzionano asensibilità ridotta, si vedono molti fuochie luci prodotti dall'uomo, ma solo lefiammate di gas sono abbastanza lumino-se da imporsi chiaramente (si veda l'illu-strazione alle pagine 46 e 47). Invece, alcalare della luce della Luna, le fotografiesubiscono una trasformazione assai similea quella che si verifica in cielo di sera,quando il sole tramonta e compaiono lestelle, salvo che qui compaiono le città e ifuochi! Consideriamo ad esempio la foto-grafia della pagina a fianco. A nord, nellaluce incerta della Luna, compare chiara-mente lo stivale dell'Italia, e si possonolocalizzare facilmente molte delle cittàprincipali d'Europa. I punti più luminosidi questa striscia sono fiammate di gas checoincidono coi campi petroliferi cono-sciuti dell'Algeria, della Libia e della Ni-geria. La zona abbastanza uniforme dilucine sparse per l'Africa a sud del Saharaè data dai fuochi appiccati deliberatamen-te per liberare terreni dedicati alla pasto-rizia o all'agricoltura. Si vedono incendisimili in molte altre parti del mondo.

In questa fotografia si vedono moltedelle imperfezioni del sistema del satellitemeteorologico dell'Air Force. I dettaglipresso i bordi sono parecchio annebbiati,a causa della bassa quota del satellite, che

è circa un terzo della larghezza dell'im-magine. Oggi i satelliti meteorologici del-l'Air Force possiedono apparecchiaturedi scansione modificate, con caratteristi-che in grado di migliorare la risoluzione aibordi di queste immagini.

Il sistema ottico che produce questefotografie funziona nel modo seguente.L'immagine ha origine in un telescopioottico che esplora la superficie terrestre indirezione perpendicolare alla direzionedel moto del satellite, con risoluzioneangolare costante. (Nelle zone non polaril'esplorazione è grosso modo est-ovest.)Nel piano focale del telescopio c'è unelemento fotosensibile, che assomiglia aun esposimetro fotografico, salvo per ilfatto che abbraccia un campo di soli duedecimi di grado. I bordi della scena sitrovano lontani dal satellite e vengonoosservati obliquamente; quindi l'angoloabbracciato dal telescopio copre un'areasuperficiale circa sei o sette volte maggio-re dell'area vista al nadir (cioè quando lafotocamera punta diritta verso il basso). Idati di questo sistema vengono inviati aterra sotto forma di una sequenza di nu-meri binari, che rappresentano le varia-zioni di luminosità registrate dal sensoredurante la sua esplorazione. Successiva-mente, sulla Terra, i numeri vengono ri-convertiti in punti luminosi, e le immaginivengono ricostruite su pellicola in formaconvenzionale, come una mappa. Nelcorso di questo processo si fanno dellecorrezioni approssimate delle distorsioni,che possono essere causate da svariatimotivi. (L'orbita non è esattamente circo-lare, la Terra non è esattamente sferica, ilsatellite non è sempre alla stessa quota.)

Alcune delle maggiori fiammate di gassono così luminose che diventano visibilile riflessioni interne al corpo del telesco-pio e questo effetto spiega gli anelli che incerte immagini circondano le fiammate digas. Effetti simili compaiono anche neitelescopi astronomici, che sono strumentiprogettati per rivelare corpi piccolissimi,ma molto luminosi rispetto allo sfondo.

Paragonando queste immagini conquelle corrispondenti fatte all'infrarosso,che hanno esattamente le stesse dimen-sioni e quindi sono facilmente sovrappo-nibili su un tavolo luminoso, si vede che leluci delle città penetrano le nubi sottiliattenuandosi di poco; le nuvole non mol-to dense diffondono l'immagine, mentrequelle molto pesanti possono bloccare laluce completamente.

Fotografia notturna da satellite, fatta recente-mente nel corso del Defense MeteorologicalSatellite Program dell'US Air Force, che mo-stra tre sorgenti luminose principali, associatead attività umane. I numerosi punti luminosidisposti nel terzo superiore della foto sono lucidi città europee. Le luci più grandi isolate versoil centro e in basso sono dovute a fiammate digas dei campi petroliferi dell'Algeria, dellaLibia e della Nigeria. (Gli anelli attorno allefiammate più intense sono provocati da rifles-sioni interne al corpo del telescopio.) La fasciauniforme di luci più piccole sparse attraver-so l'Africa a sud del Sahara è dovuta a incen-di appiccati a scopi agricoli e di pastorizia.

Immagini notturne della Terrariprese dallo spazio

Le immagini registrate a mezzanotte dai satelliti meteorologicimostrano un aspetto inedito della Terra: le luci più intense sullato oscuro del pianeta sono gigantesche fiamme di gas di scarico

di Thomas A. Croft

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Le fiammate di gasLe immagini notturne da satellite mo-

strano fiammate luminose in molte partidel mondo, ma in prossimità del GolfoPersico si ha di gran lunga la massimaconcentrazione; anche alla luce dellaLuna piena questa zona brilla di numero-se grandi fiammate (si veda l'illustrazionea pagina 48 in basso). L'incendio di gas discarico nei campi petroliferi del GolfoPersico è da decenni uno spettacolo ecce-zionale in questa parte del mondo, de-scritto già nel 1933 da aviatori che sorvo-lavano questa zona. L'uso di liberare inaria i gas indesiderati dei pozzi petroliferisenza bruciarli risale ancora più addietro:più di 100 anni fa un articolo di «ScientificAmerican» descriveva lo scarico di gasdei primi pozzi petroliferi della Pennsyl-vania; l'autore stimava che un pozzo libe-rasse circa 30 000 metri cubi di gas all'orae che lo facesse «da anni».

Siccome le fiammate di gas sono le ca-ratteristiche più notevoli di queste imma-gini notturne, esse meritano una maggio-

re attenzione. Il sistema fotografico delsatellite meteorologico dell'Air Force èprogettato per misurare soltanto la lumi-nosità media di ciascun elemento dellafotografia, che viene detto pixel, e chemisura circa tre chilometri di lato. (Ledimensioni esatte variano da luogo a luo-go sull'immagine e da sensore a sensore.)Di conseguenza il contributo di una singo-la fiamma alla luminosità media deve di-pendere non solo dalla sua luminosità in-trinseca, ma anche dalla percentuale diarea del pixel che è occupata dall'imma-gine della fiamma. In altri termini, perrisultare sulle immagini così chiaramente,le fiammate devono essere o molto lumi-nose o molto grandi; e in effetti esse sonoambedue le cose. La vasta area copertadalle fiammate è una conseguenza dellapratica di far espandere il fuoco lateral-mente per assicurare la combustionecompleta e di solito questo si ottiene libe-rando il gas da una serie di ciminiere di-sposte su una fila lunga 50 metri o più (siveda l'illustrazione in alto a pagina 49).

Nel tentativo di analizzare con più det-taglio due delle maggiori fiammate di gasdell'Algeria, che si vedono nell'illustra-zione alla pagina precedente, mi sonoprocurato le fotografie fatte dal Landsat,di giorno, della stessa zona (si veda l'illu-strazione in basso a pagina 49). In parec-chie di queste fotografie si vedono chia-ramente due fiammate, a una distanzanella direzione nord-sud di circa 11 chi-lometri; nei termini del sistema fotografi-co del satellite dell'Air Force esse sono auna distanza di tre pixel.

Studiando con la lente d'ingrandimen-to delle diapositive ingrandite delle foto-grafie del Landsat, sono riuscito a stabili-re che le fiammate rosse hanno un diame-tro di circa 500 metri, molto più grande diquanto si vede normalmente nelle foto-grafie scattate al livello del suolo. È facileindividuare le fiammate di gas nelle foto-grafie fatte dai satelliti di giorno, perché illoro fumo si estende per decine di chilo-metri nella direzione del vento. Le fiam-mate di gas più moderne sono fornite di

bruciatori «senza fumo», per evitare didare una prova così evidente di inquina-mento, e questa pratica è senza dubbiogiustificata dal punto di vista delle appa-renze; ma dal punto di vista del preoccu-pante aumento del livello di anidride car-bonica nell'atmosfera. a lungo terminel'umanità potrebbe cavarsela meglio seuna parte delle particelle carboniose ri-manesse incombusta.

Dalle immagini notturne del Landsat sipuò ricavare un'idea più precisa sull'e-stensione orizzontale di queste fiamma-te. A tale scopo una navicella spazialeLandsat venne attivata sull'Algeria lanotte del 31 gennaio 1976, su richiestadell'US Geological Survey. L'illustrazio-ne in alto a pagina 50 è un ingrandimentoestremo di una delle fiammate fotografa-te in questa occasione. La fiammata corri-sponde a quella più grande e più a sud chesi vede nella foto diurna del Landsat apagina 49 in basso.

Per capire il significato di questa parti-colare immagine notturna, bisogna sape-

re qualcosa di come è stata fatta. Duranteil passaggio del satellite Landsat, il suotelescopio a scansione multispettraleguarda verso il basso attraverso un spec-chio a 45 gradi che oscilla avanti e indie-tro per esplorare la scena da sinistra adestra (cioè in una direzione perpendico-lare a quella del movimento). Le struttureluminose che cadono sul piano focale deltelescopio vengono trasmesse ai sensorielettronici per mezzo di sottili tubicini divetro, ognuno dei quali ha una sezioneche corrisponde come area a un quadratodi 79 metri di lato sulla Terra, al nadir.(Su un bordo dell'immagine, a 93 chilo-metri dalla proiezione dell'orbita del sa-tellite sulla Terra ogni guida ottica copreuna superficie leggermente più grande equindi il potere risolutivo teorico del si-stema di solito viene arrotondato a 80metri.) I sensori elettronici vengono «let-ti» ogni 57 metri di esplorazione e quindi ipixel del Landsat sono rettangoli, che alnadir misurano 57 metri per 79. Un gran-de oggetto luminoso può influire su due o

tre letture consecutive del sensore, in par-te perché le guide ottiche sono più grandidel pixel di 57 metri e in parte a causa diritardi nell'elettronica. (Alcuni mesi fa idelegati sovietici alle Nazioni Unite han-no affermato che non dovrebbero esserepermessi dei pixel più piccoli di 50 metri;una risoluzione maggiore verrebbe consi-derata una violazione del diritto di unanazione alla sua privacy.)

Da ogni pixel il sistema fotograficoLandsat ricava quattro letture diverse delsensore, una per ciascuna di quattro ban-de spettrali, o colori. (Il termine «colore»qui viene usato in senso lato; in effetti duebande spettrali sono una nell'infrarosso el'altra nell'infrarosso vicino e quindi sonoinvisibili per l'occhio umano.) Per ognicolore e per ogni pixel il Landsat manda aterra un numero binario in codice, cherappresenta l'intensità della luce. Poichénel particolare ingrandimento che stiamoconsiderando ci sono soltanto 35 pixelilluminati, è stato possibile riprodurresingolarmente ogni rettangolino colorato

Panorama al chiaro di Luna di parte della Terra, che si estende dall'A-frica nordoccidentale all'Asia sudorientale, composto da parti di seiimmagini riprese in sei orbite successive dal satellite meteorologico

dell'Air Force. Tutte le fotografie sono state scattate alla mezzanottelocale del 6 febbraio 1974; l'illuminazione è data dalla luce riflessadella Luna. La sovrapposizione fra strisce adiacenti aumenta alle alte

latitudini; in questo caso le strisce sono state tagliate in alto e in basso,mentre ogni striscia originale comprende ambedue i poli. Per quanto inun ambiente così intensamente illuminato dalla Luna si vedano anche

altre luci, solo le fiammate di gas emergono chiaramente. L'illustrazio-ne in basso alla pagina seguente mostra un ingrandimento di un grup-po di brillanti fiammate di gas di scarico nell'area del Golfo Persico.

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immesso in un oleodotto. Bisogna decide-re cosa fare dei gas associati e, in zoneisolate, può essere più economico bruciar-li piuttosto che trasportarli fino a un ac-quirente. I politici che stanno al governofarebbero bene a valutare il significato diqueste fotografie, prima di fissare dei con-trolli sul prezzo del gas naturale per usidomestici. Il contenimento artificiale delprezzo del gas negli Stati Uniti e in altripaesi sviluppati può essere visto come unincoraggiamento verso questi sprechi nei 200campi petroliferi lontani di paesi menosviluppati. Presumibilmente i politici deipaesi del mondo a economia controllata sitrovano di fronte a un dilemma economi-co analogo, perché in URSS e in altripaesi comunisti si vedono grandi fiamma-te di gas associate a giacimenti petroliferi.

Siccome l'umanità sta buttando al ven-to o bruciando questo gas da più di 100anni, è naturale chiedersi quanto ne siastato sprecato in questo modo. È difficiledare una risposta precisa, in quanto leparti più direttamente interessate hannopochi motivi di essere franche sui dettagli.Nonostante tali difficoltà Ralph M. Rot-ty, dall'Oak Ridge Institute for EnergyAnalysis, ha compilato stime annue delvolume totale di gas incendiato nel mon-do dal 1935 fino al 1976 (si veda l'illustra-zione a destra). I suoi dati indicano che laquantità di gas incendiato ha avuto unaumento continuo che supera il tasso dicrescita di un semplice modello esponen-ziale, almeno prima dei recenti aumentidel prezzo del petrolio. Sommando que-ste valutazioni annue e portandole avantifino al 1978 ammettendo uno scarico co-stante, e indietro, esponenzialmente, finoalla scoperta del petrolio, avvenuta nel1859, sono giunto a un volume totale digas sprecato (alla pressione atmosferica)di 4200 chilometri cubi. Rotty valuta chein anni recenti il gas incendiato compren-da circa il 3 per cento di tutti gli idrocar-buri bruciati dall'uomo. Le osservazioninotturne da satellite che ho descritto po-trebbero offrire uno strumento indipen-dente per rideterminare quanto gas vengacorrentemente incendiato nel mondo.

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Luci urbane dei paesi che costeggiano la Manica e il Mare del Nord, visibili con chiarezza in-solita in questo ingrandimento di una foto da satellite dell'Air Force, nonostante il contrastosia basso. La ripresa è stata fatta in una notte senza Luna del maggio 1977, quando i sensori ope-ravano alla sensibilità massima. Le isole britanniche sono a sinistra. Le luci al centro verso de-stra sono in Belgio mentre il punto luminoso presso il margine in basso a destra è Parigi.

Le fiammate di gas si concentrano particolarmente nella zona del Golfo Persico, come vienemesso in evidenza in questo ingrandimento di una fotografia alla luce della Luna, fornita dalsistema ottico del satellite dell'Air Force degli Stati Uniti. La zona scura in alto è il Mar Caspio, ilpunto chiaro sul promontorio è Baku, in URSS; il punto più grande a sud del Mar Caspio èTeheran, in Iran, e il punto vicino ai grandi laghi al centro verso sinistra è Baghdad, in Iraq.

con mezzi fotografici ordinari. Per rende-re visibili i dati ottenuti all'infrarosso eall'infrarosso vicino ho adottato un meto-do di riproduzione a «colori falsati», spo-stando ogni livello digitale d'intensitàverso la zona dello spettro a lunghezzed'onda più brevi, di circa un quintò dimicrometro. Quindi le letture all'infra-rosso vengono riprodotte in rosso, l'infra-rosso vicino in verde e il rosso in blu.(Nell'immagine originaria il verde erapraticamente assente.)

Una normale immagine fotografica delLandsat è costituita da 7 581 600 pixel,ognuno con quattro diverse letture spet-trali; ne consegue che un'unica immaginediurna rappresenta più di 30 milioni dinumeri trasmessi dallo spazio. Per rico-struire su una pellicola un'immagine acolori di questo tipo non si potrebbe usarenessun metodo fotografico semplice; e ineffetti il metodo che si usa per ricavare lefotografie del Landsat non impiega nean-che la luce. La pellicola viene invece postanel vuoto ed esposta al bombardamentodiretto di un fascio di elettroni. Questosistema permette di esporre linee sottilis-sime di pellicola, e ogni linea corrispondea una serie di pixel contigui, ottenuti dauna esplorazione del telescopio. La com-posizione dei colori viene poi effettuatameccanicamente sovrapponendo le pelli-cole in bianco e nero, ognuna delle qualirappresenta una delle bande spettrali ori-ginarie. La ricostruzione delle immaginidei satelliti dell'Air Force viene fatta inun modo molto simile, salvo il fatto che siusa un fascio di luce invece che un fasciodi elettroni.

Tenendo presenti queste informazionisul funzionamento del sistema Landsat,torniamo ora a esaminare l'illustrazionein alto a pagina 50 e cerchiamo di visua-lizzare la fiamma che ha prodotto questaluce. Molti dei pixel ai margini della fotonon mostrano che una debole illumina-zione, cosa che ci si può aspettare se inquel rettangolo è entrata soltanto unapropaggine della fiamma. Per quantol'immagine totale sia lunga circa 500 me-tri, si vede che potrebbe essere stata pro-vocata da due fiammate distanti circa 200metri; d'altra parte il centro oscuro po-trebbe essere fumo che oscura in parte lafiamma. (Nell'immagine Landsat fatta digiorno dello stesso incendio le fiammenon sembravano separate.) Probabilmen-te questo punto potrebbe essere risoltocon l'esame di parecchie altre immaginiLandsat dello stessso luogo.

Il confronto delle immagini a grandescala dell'Air Force con le carte pubblica-te dei principali campi di estrazione dipetrolio e di gas del mondo mostra chemolte di queste fiammate coincidono conle zone di estrazione di petrolio, ma pochecon quelle di estrazione di gas. Ciò non èsorprendente; un pozzo per l'estrazionedi gas si può tappare facilmente, se il gasnon si può vendere, mentre è inevitabileche un pozzo petrolifero scarichi del gasdurante l'estrazione del petrolio. Spesso ilpetrolio giunge alla superficie sotto formadi un miscuglio schiumoso di vari gas edeve depositare prima di poter essere

Lanterne giapponest

L'immagine in basso della pagina se-guente mostra una delle cose più straneche si vedono sulla faccia buia della Terra.A destra c'è il Giappone, che di notte èuna delle nazioni più illuminate del mon-do, a causa della densità della popolazio-ne e dell'avanzato stato di sviluppo. Asinistra, in mezzo al Mar del Giappone, inun'area che normalmente è nera in unanotte così buia, c'è una gran massa vorti-cosa di luci brillanti. Le luci sembranodisposte in modo ordinato e la loro dispo-sizione cambia di notte in notte. Si sa damolto tempo che questa zona è soggetta aviolente tempeste, con uno spiegamentodi fulmini straordinario; però, in rispostaalla mia domanda, il Servizio meteorolo-gico del Giappone dichiarò che la notte incui l'immagine era stata registrata nelMar del Giappone non c'era stata nessunatempesta di rilievo. Una indagine succes-

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O1935 1940 1945 1950 1955

FT

1960

1965

1970

1976

Valutazione del volume totale di gas (alla pressione atmosferica) incendiato in tutti i pozzipetroliferi del mondo fra il 1935 e il 1976, compilata da Ralph M. Rotty, dell'Oak Ridge Institutefor Enerp Analysis. Riportando questi dati all'indietro fino alla scoperta del petrolio. (1859), eavanti fin; a oggi, si ha un totale di 4200 chilometri cubi di gas sprecato in poco più di un secolo.

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Nelle zone isolate le fiammate di gas vengono fatte espandere su unagrande superficie, perché la combustione sia completa. Questa fotogra-fia, scattata da un punto elevato di una torre di perforazione vicina,

mostra una di tali fiamme in un campo petrolifero del Kuwait. Questafotografia è stata fatta da David F. Cupp ed è stata pubblicata per laprima volta sul numero di «National Geographic» del maggio 1969.

Immagine a quattro colori di due grandi fiammate di gas in Algeria,scattata di giorno dalla navicella spaziale Landsat 1, messa in funzionedalla National Aeronautics and Space Administration. Qui le fiamme

del gas incendiato compaiono come macchie rosse in cima ai lunghipennacchi di fumo. Alla pagina seguente in alto c'è una fotografiafortemente ingrandita della più meridionale di queste fiammate.

Gigantesca fiammata di gas in Siberia in una immagine notturna da satellite scattata nel gen-naio 1975. Questa fiammata, una delle più grandi trovate finora dall'autore nel suo esamedelle fotografie dell'Air Force, si trova presso Surgut, nella Siberia settentrionale. I gran-di giacimenti petroliferi di questa lontana regione evidentemente sono privi di un oleodotto cheporti il gas di scarico in zone in cui se ne potrebbe fare un uso più produttivo. Il percorso del-la transiberiana è segnato dalle città grandi e piccole distribuite a collana in basso nella foto.

Luci brillanti nel Mar del Giappone appaiono a sinistra in questa fotografia fatta da satellitedell'Air Force in una notte senza Luna del giugno 1975. Le luci coincidono con la posizione dellaflotta giapponese per la pesca dei calamari in quel momento. Le varie migliaia di pescherecciportano lampade a incandescenza per un totale di milioni di watt, che servono ad attirare icalamari in superficie. Il Giappone stesso è delineato dalle luci urbane delle sue regioni costiere.

siva ebbe una risposta più soddisfacente.Gli scienziati del Ministero della pescagiapponese mi diedero delle carte chemostravano l'ubicazione della flotta perla pesca dei calamari nella data in que-stione. La coincidenza fra le carte e leimmagini del satellite era chiarissima.

Venni informato del fatto che durantela stagione della pesca dei calamari, dellegrandi flotte di navi, sia coreane che giap-ponesi, sono al lavoro nel Mar del Giap-pone. La sola flotta giapponese è compo-sta da circa 2600 navi, ognuna con stazzada 60 a 100 tonnellate; e ognuna di essetrasporta fino a 50 lampade a incande-scenza, della potenza media di 3500 wattper lampada; il che porta a un totale di piùdi 400 milioni di watt di energia elettrica!Le lampade vengono usate per attirare ilcalamaro in superficie, dove viene cattu-rato con la rete. Ogni peschereccio portale sue lampade in una doppia fila, a circadue o tre metri di altezza dal ponte; lametà delle lampade non ha riflettore el'altra metà ha dei piccoli paralumi. Inmedia soltanto la metà circa della flottagiapponese pesca contemporaneamente equindi la luce totale emessa potrebbe es-sere solo dell'ordine di 200 milioni diwatt; ma anche così la zona dev'essereveramente illuminata a giorno. Per di più,oltre a queste navi, c'è la flotta coreana,più piccola, sempre per la pesca dei cala-mari, e un'altra flotta giapponese per lapesca dei lucci in acque meno profonde.

Ci si può fare un'idea più chiara dell'en-tità di questo wattaggio paragonandoloalla potenza totale mandata in cielo dallapopolazione degli Stati Uniti sotto formadi luce visibile. Questa energia è statamisurata dallo spazio dieci anni fa e si ètrovato che è circa 40 milioni di watt -circa un quinto di watt a persona. Tenen-do conto della bassa efficienza delle lam-pade a incandescenza dei pescatori, ri-spetto alla combinazione di luci usate dinotte negli Stati Uniti, credo che la quan-tità totale di luce vista dal satellite del-l'Air Force proveniente dagli Stati Unitisia solo due o tre volte più grande di quel-la proveniente dalla flotta per la pesca deicalamari nel Mar del Giappone.

Certamente le luci urbane di ogni na-zione, compresi gli Stati Uniti, sono moltopiù disperse. In effetti la loro distribuzio-ne riflette abbastanza accuratamente ladistribuzione della popolazione. Questacorrispondenza si può apprezzare facil-mente paragonando il montaggio di treimmagini, riprese da satelliti, degli StatiUniti di notte, nella pagina a fronte inalto, con la mappa della popolazione degliStati Uniti, elaborata al calcolatore, ri-prodotta nella stessa pagina in basso. C'èsolo qualche discrepanza; ad - esempio aest di Salt Lake City compaiono due luciche non hanno un corrispettivo sulla cartadella popolazione.

Incendi agricoli e incendi naturali

In molte zone agricole della Terra ven-gono bruciati regolarmente vegetali comeparte del ciclo stagionale della coltivazio-ne. Ho già menzionato la fascia di incendi

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49

0,4

0,6 0,8LUNGHEZZA D . ONDA (MICROMETRI)

Ingrandimento di una parte piccolissima di foto notturna dal Landsat,che comprende una delle due (*laminate di gas algerine illustrate nellafotografia alla pagina precedente in basso, fatto dall'autore nel tentati-vo di misurare l'estensione in larghezza della fiammata. Ogni immaginedel Landsat è composta da milioni di piccoli elementi, detti pixel, checorrispondono sulla superficie terrestre ad aree rettangolari lunghe 79metri e larghe 57. Da ogni pixel il sistema fotografico del Landsat ricavaquattro distinte letture del sensore, una per ciascuna di quattro bande

Paragone fra le bande spettrali usate dal sistema a scansione multispet-trate del Landsat e quelle usate da due versioni del sensore a bordo delsatellite meteorologico dell'Air Force. Le sei curve vengono tutte rap-presentate con lo stesso valore di picco, sebbene in effetti sia il vecchiosensore dell'Air Force (rappresentato dalla curva bianca tratteggiata adestra) che quello nuovo (rappresentato dalla curva bianca tratteggiataa sinistra) siano più sensibili di tutti i sensori del Landsat (rappresentati

spettrali. In questo caso nell'immagine ingrandita c'erano solo 35 pixelilluminati e quindi è stato possibile riprodurre singolarmente ognunodei rettangolini colorati per mezzo di normali tecniche fotografiche. Èstato usato un metodo di riproduzione a colori falsati, per spostare nellaparte visibile dello spettro le lunghezze d'onda, usate dal Landsat,dell'infrarosso e dell'infrarosso vicino. L'immagine che ne risulta indicache l'estensione della fiammata era di circa 500 metri, anche se potreb-be trattarsi di due fiammate distanti 200 metri l'una dall'altra.

dalle quattro curve bianche continue). La fascia di colori che attraversaverticalmente il grafico nell'intervallo di lunghezze d'onda che va dacirca 0,4 a 0,7 micrometri corrisponde alla parte visibile dello spettroelettromagnetico. Il confronto delle curve dei sensori di questi satelliticon lo spettro visibile spiega perché ambedue i satelliti siano adattissi-mi a rivelare gli incendi: gran parte dell'energia trasmessa da un incen-dio è a lunghezze d'onda alle quali l'occhio umano è insensibile.

La distribuzione della popolazione degli Stati Uniti viene rispecchiatadalla distribuzione delle luci urbane, illustrata dal montaggio di tre foto

notturne da satellite, in alto. In basso è riprodotta una carta dellapopolazione, elaborata al calcolatore, fornita dal Bureau of the Census.

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Una brillante aurora boreale, che si estende attraverso il Canada e si spinge a sud fino ai GrandiLaghi, è l'aspetto più evidente di questa fotografia, ripresa dal satellite meteorologico dell'AirForce la notte del 18 aprile 1974. La parte centrale è occupata dalle luci urbane degli Stati Uniti.Le luci più piccole sul lato occidentale del Messico, in basso a sinistra, sono fuochi agricoli; lafiammata di gas grande e brillante, in basso a destra, è associata al centro petrolifero di Reforma.

agricoli che corre attraverso l'Africa cen-trale a sud del Sahara. Un altro buonesempio è illustrato nell'immagine da sa-tellite qui a sinistra. Siccome le luci sparsein tutta la zona occidentale del Messicosono assenti in altri periodi dell'anno, iosuppongo che anch'esse debbano esserecausate da incendi agricoli; le fiammate digas di questa immagine, invece, nel corsodell'anno non mostrano grandi variazio-ni. Le intense fiammate di gas che si ve-dono in questa striscia sono associate aigiacimenti petroliferi di Reforma, sullacosta orientale del Messico. (Questa par-ticolare striscia illustra anche magnifica-mente che l'aurora boreale può talvoltaapparire anche molto a sud.)

Incendi agricoli simili si possono vede-re in molte altre parti del mondo e ingenere si può stabilire che sono stati ap-piccati dagli agricoltori o dagli allevatoridi bestiame in base al fatto che in certestagioni essi scompaiono. Le immaginidiurne del Landsat sono utili per lo studiodella vasta zona di incendi agricoli dell'A-frica centrale perché le aree bruciate, neipassaggi successivi, appaiono annerite. Inquesto modo, con le immagini del Land-sat, è stata misurata la superficie totale diterreno ripulito in questa maniera.

Si è visto che le uniche zone dove sihanno molti incendi agricoli sono in paesipoco sviluppati; presumibilmente talepratica è legata alla mancanza di macchi-nari agricoli a motore per preparare ilterreno alla semina e di conseguenza alloro posto, per togliere i residui del rac-colto della stagione precedente, si usa ilfuoco. Naturalmente certi prodotti agri-coli richiedono il fuoco anche in circo-stanze in cui esistono altre alternative;ciononostante è abbastanza sorprendentevedere in che misura il fuoco è ancora inuso nei paesi che risentono della mancan-za di moderne macchine agricole. Un se-colo fa incendi simili vennero appiccatiper contribuire a eliminare le vaste fore-ste che allora coprivano gli Stati Uniticentrali.

Incendi naturali si vedono anche nelleimmagini da satellite dell'Air Force, peresempio nell'Australia nordoccidentale(si veda l'illustrazione a pagina 56). Adifferenza degli incendi nelle terre colti-vate, questi sono molto grandi. Dueaspetti indicano che questi incendi sonoaccidentali: sono in regioni isolate, di soli-to non coltivate, e sono così grandi chel'uomo potrebbe controllarli solo con dif-ficoltà, sempre ammesso che ci riesca.(D'altra parte è stato riportato che untempo gli aborigeni bruciassero la bosca-glia per conservare i pascoli per i canguri;forse questa pratica è ancora in uso sugrande scala.) È chiaro che questi incendiuccidono gli animali selvatici; ho ricevutouna richiesta d'informazioni da parte del-l'Australian Wildlife Service, che espri-meva interesse nell'uso di queste imma-gini da satellite per controllare gli incendiricorrenti in quella regione. È chiaro chetale progetto è sia fattibile sia, dato l'ac-cordo della nazione in questione, deside-rabile per controllare i danni causati daigrandi incendi naturali. Fatta eccezione

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41.

41,

ro,

Le grandi macchie luminose di questa fotografia notturna da satellite dell'Australia occiden-tale sono probabilmente incendi naturali; infatti sono molto più grandi dei fuochi controllatiche si vedono nelle zone coltivate. Le brevi strisce orizzontali luminose sulle nubi sono fulmini.In basso a sinistra, illuminato dalla Luna, si vede l'angolo sudoccidentale dell'Australia.

per i momenti di intensa nuvolosità, gliincendi potrebbero venire registrati gior-nalmente su mappa.

Un'altra civiltà, che guardasse la Terradallo spazio, non vi vedrebbe alcuna pro-va di carenza di energia; in effetti l'osser-vazione notturna mostrerebbe grandisprechi, che dovrebbero indicare una so-vrabbondanza di energia. Lo spreco deri-

va in parte dalla volontà dei paesi svilup-pati (in particolare di quelli che di nottesono bene illuminati) di non dipenderedalle importazioni di energia, perché taledipendenza viene percepita come unaminaccia alla loro sicurezza nazionale e alloro benessere economico.

Le luci urbane del mondo sviluppato ele fiammate di gas del mondo meno svi-

luppato sono eventi relativamente recentinella storia; appena cent'anni fa immagininotturne della Terra vista dallo spazionon avrebbero mostrato città né fiamma-te, e incendi agricoli molto più rari. Cosamostrerà il lato buio della Terra fra altricent'anni? Vorrei azzardare l'ipotesi chele zone abitabili saranno assai simili agliStati Uniti di oggi, ma senza fiammate digas. Il petrolio e il gas naturale sarannoaltamente apprezzati come prodotti chi-mici e verranno usati come combustibilisolo in certi sistemi a prezzi da capogiro.

Perché gli operatori dei giacimenti pe-troliferi non arrestano lo spreco del gasincendiato oggi, installando delle appa-recchiature per liquefarlo? La risposta aquesta domanda, apparentemente ovvia,ha tre aspetti. Primo, effettivamente mi-liardi di dollari vengono investiti attual-mente in apparecchiature per la liquefa-zione del gas e in navi per trasportare ilgas liquefatto; la velocità e la scala diquesti sforzi sono state ostacolate dai di-rigenti dei paesi sviluppati, che hanno af-fermato la loro avversione all'acquisto ditale gas liquefatto per il timore di diven-tarne troppo dipendenti. Qui di nuovo ilproblema della bilancia dei pagamenti ela preoccupazione per la sicurezza nazio-nale hanno come risultato indiretto l'in-cendio di altro gas di scarico.

Anche un secondo fattore svolge unruolo importante: gli attuali macchinariper la liquefazione del gas sono intrinse-camente economici solo quando l'impianto è grande. I piccoli centri di scarico van-

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no collegati a grandi centri, altrimentiprobabilmente i loro gas non possonovenire conservati in maniera economica-mente conveniente. È necessario chevengano progettati impianti per la lique-fazione del gas che siano piccoli, ma eco-nomici. Forse le immagini da satellite ri-veleranno che le fiammate piccole sonoabbastanza numerose da garantire uncoraggioso investimento per lo sviluppodi tali impianti.

Terzo fattore che ostacola la strada del-l'uso produttivo dei gas di scarico è sem-plicemente il fatto che spesso moltefiammate servono per distruggere gas discarico altamente corrosivi, per i qualinon è ancora stato trovato alcun uso eco-nomicamente conveniente.

Per quanto riguarda gli incendi agricolisembra probabile che questo tipo di fuocoa scala così grande asporti dal suolo so-stanze importanti gettandole al vento. Perquanto si sappia che il fuoco è necessarie)alla sopravvivenza di certi sistemi ecolo-gici, sembra una coincidenza eccessiva ilfatto che le regioni a produzione agricolapiù bassa siano anche le regioni con piùincendi agricoli. Forse l'uso del fuoco perla preparazione del terreno alla seminaaveva più senso quando la popolazionenon era così numerosa. Soluzioni alterna-tive all'incendio, che conservino le so-stanze nutritive presenti nel suolo, po-trebbero avere chiaramente un'impor-tanza mondiale, se si tiene presente l'e-stensione di questa pratica, come vieneampiamente documentata da questeimmagini notturne riprese dai satelliti.

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