szakemberek és a felhasználók a Földdel kapcsolatos tapasztalataikat évszázadokon keresztül a Föld felszínén mozogva, ott méréseket végezve szerezték meg. A felszíntől való első elszakadási lehetőséget a repülőgép feltalálása jelentette. Aki már kinézett repülőgép ablakán, az tudja, mennyivel több látható onnan, mint egy gépkocsi ablakából.
A Föld alakjáról szólva különbséget teszünk a Föld fizikai alakja és az annak közelítésére szolgáló elméleti alakok között. Bolygónk fizikai alakján a litoszféra (a szárazföld) és a hidroszféra (a vizek) által meghatározott Föld-alakot értjük. Ez a Föld-alak csak pontonként, vonalanként vagy felületenként – s nem valamilyen zárt matematikai formában – adható meg, a vele kapcsolatos ismeretek közlésének hagyományos formája a térkép. Az elméleti Föld-alakok a Föld egészét vagy bizonyos részeit matematikai függvényekkel leíró modellek.
A legkorábbi elméleti Föld-alak az ókori Görögországból származik. Homérosz Iliászában Földünk lapos korong, amelyet óceánok vesznek körül. Néhány évszázaddal később Püthagorasz már gömb alakúnak vélte a Földet. Ha égitestünket gömb alakúnak tekintjük, méretének meghatározásához elegendő egyetlen adat, a gömb sugarának az ismerete. A földgömb sugarának hosszát elsőként Eratoszthenész számította ki egy körcikkből. A körcikk szögét annak felismerésével mérte meg, hogy a nyári napforduló idején délben a Nap sugarai a Ráktérítőn elhelyezkedő Szüénében (a mai Asszuánban) éppen merőlegesen sütnek, ugyanakkor Alexandriában a merőlegestől 7 fok 12 perccel térnek el. A körcikk ívének hosszát a karavánok menetideje alapján becsülte föl. Földünk Eratoszthenész által kiszámított sugara 5909 kilométer hosszúságúnak felelt meg. Ez az érték meglepően pontos, csupán 7 százalékkal tér el a mai ismereteink szerinti mintegy 6300 kilométeres sugárhossztól.
Newton törvénye az általános tömegvonzásról, továbbá a XVI. és a XVII. század nagy csillagászati felfedezései arra a felismerésre vezettek, hogy az elméleti Föld-alak nem lehet gömb, mivel a forgásban lévő egyenletes eloszlású test egyensúlyi alakja szükségszerűen eltér a gömbtől. Ezt a felismerést támasztották alá az egyre pontosabb mérések feldolgozásakor jelentkező ellentmondások is. Az elméleti vizsgálatok alapján a forgó Föld egyensúlyi alakjának a forgási ellipszoidot tekintették. Ehhez a geometriai formához úgy juthatunk el, ha egy ellipszist a kistengelye vagy a nagytengelye mentén körbeforgatunk.
A kezdeti vizsgálatok alapján az elméleti Föld-modell a sarkoknál belapított, narancsra emlékeztető forgási ellipszoidnak felelt meg. A Franciaországban 1683 és 1718 között végzett fokmérés eredményei a sarkoknál megnyújtott, citrom alakú forgási ellipszoidot sugalltak. Az 1792 és 1808 közötti fokmérés eredményeként jutottunk a méter első tudományos igényű definíciójához, amely szerint a méter egyenlő a délkör – az Északi-sarktól Párizson át az Egyenlítőig futó – ívnegyedének tízmilliomod részével.
A forgási ellipszoidot a gyakorlati életben mind a mai napig használjuk, ez az alapfelülete a térképek síkrajzának. Az egyes országok térképezéséhez a különböző időkben más-más alakú és méretű forgási ellipszoidokat használtak. Az ellipszoidok helyzetét úgy választják meg, hogy az a legjobban simuljon az illető országhoz. Mai ismereteink szerint a forgási ellipszoidok nagytengelyének hossza mintegy 6378 kilométer, a kistengely ennél 21 kilométerrel rövidebb.
A mérési eljárások pontosságának növekedése következtében a XIX. század második felében egyre világosabbá vált, hogy a forgási ellipszoid mint elméleti Föld-alak nem minden célra felel meg, mivel bevezetésekor nem számoltak bolygónk belsejének tömegegyenetlenségeivel. Ebből következik, hogy megfelelő elméleti Föld-alak nem definiálható, csak geometriai alapon.
Listing német fizikus volt az a tudós, aki 1878-ban merőben új elméleti Föld-alakot határozott meg: a geoidot, amely a nehézségi erő potenciáljának kitüntetett szintfelülete. Ezt a szintfelületet úgy képzelhetjük el, hogy az az óceánokon a nyugalomban lévő közepes tengerszinthez, a szárazföldeken pedig az említett közepes tengerszint folytatásához simul. Az árapályhatás, az óceánok áramlatai és a viharok következtében ez a nyugalomban lévő közepes tengerszint persze nem létezik a valóságban.
Maga a tengerszint feletti magasság kifejezés is a geoidhoz kapcsolódik. A magasság meghatározásához a tengerparttal rendelkező országok egy vízszintíróval, a mareográffal mérik a középtengerszint egyetlen pontját. A különböző országokban regisztrált középtengerszintek kismértékben eltérhetnek egymástól. Például Magyarországon jelenleg két egymástól különböző magassági rendszer létezik. Az adriai magasság a Habsburg Birodalom rendszere volt, alapja a trieszti Molo Sartorio mareográfja. A másik magasság, a balti magasság a Varsói Szerződés államainak volt a közös rendszere, s a kronstadti mareográf mérési adatain alapult. Ma fő magassági alappontként a geológiailag stabilnak tekinthető Nadapot használjuk. Ennek a pontnak a magassága az adriai rendszerben 173,8385 méter, a balti rendszerben pedig 173,1638 méter.
A mesterséges holdak elterjedése messzemenően megnövelte a geoiddal kapcsolatos ismereteinket. Maguk a mesterséges holdak – a Kepler által leírt törvény alapján – ellipszis alakú pályán keringenek a Föld körül. Bolygónk nehézségi erőterének rendellenességei miatt a mesterséges holdak tényleges pályája ugyan kismértékben eltér az ellipszistől, a holdak tényleges pályájának pontjai azonban jól mérhetők a földi megfigyelőállomásokról – vagy esetleg más mesterséges holdakról –, minek következtében a nehézségi erőtér rendellenességei ma már pontosan kiszámíthatók.
A Föld alakjának meghatározása egyidős a mesterséges holdak feltalálásával. A nehézségi erő rendellenességeinek meghatározásához jól felhasználhatók a navigációs rendszerek mesterséges holdjai is. Ilyen rendszer a Global Positioning System (GPS). A GPS mesterséges holdjainak pályáját a Föld egészén elosztott 110 pontból, az International Terrestrial Reference System (ITRS) pontjaiból mérik. Ezen kívül mintegy további 500 pont alkotja az International Terrestrial Reference Frame (ITRF) rendszert. A „Satellite-only” eljárások egy-egy mesterséges hold észlelését gyűjtik. Az előbbinél sokkalta pontosabb a „Satellite-to-Satellite Tracking” (SST) eljárása: itt két mesterséges hold helyzetét vetik össze a GPS segítségével. Ha valamely kisebb területen akarjuk meghatározni az oda eső geoidrészt, akkor földi geodéziai mérések (gravimetria, földrajzi helymeghatározás, szintezés) eredményeire is szükség van.
A geoid és a Föld nehézségi erőterének pontos ismerete nem csupán tudományos szempontból érdekes. A nehézségi erőtér változását mutató térképeket katonai célra is felhasználják: bizonyos rakétafajtákat ezek segítségével irányítanak. Polgári célra való felhasználásuk legfontosabb területe az ásványkutatás. Földünk fizikai alakját – a repülőgép feltalálása óta – légi fényképek alapján határozták meg. Az analóg korszakban a nyert adatok tárolására és megjelenítésére egyaránt a térkép szolgált. A térkép a Föld felszínét arányosan kicsinyítve, valamilyen vonatkozási felületre kivetítve ábrázolja, s ezt a vetületet már az ókori Rómában is két célra használták fel. A kataszteri térképek a tulajdon nyilvántartására és megadóztatására szolgáltak, a magassági adatokat is tartalmazó topográfiai térképek pedig a hadviselést segítették. Az ortofotók egyesítik a térképek geometriai pontosságát a képi látvány sokszínűségével.
Az űrtechnika felhasználásával különböző helymeghatározó rendszerek születtek. A ma legismertebb ilyen rendszer az amerikai Navstar/GPS. A szovjet hadsereg megfelelő rendszere a Glonass. Az Európai Unióban tervezett Galileo navigációs rendszer holdjait 2008-ban lövik fel. A térképek és térinformációs rendszerek adatállománya gyorsan és nagy pontossággal állítható össze a helymeghatározó rendszerekkel. Mesterséges holdjaik, illetve a megfigyelésüket szolgáló földi megfigyelőhálózat pontjai alkalmasak a földfelszín mozgásainak meghatározására, akár a földrengés előrejelzésére is. A kaliforniai Szent András-törésvonal mentén létrehozott hálózatban az árok két partján elhelyezett pontok változó távolságát mérve következtetnek a feszültség növekedésére s a földrengés valószínűségére.
A mozgásokhoz kapcsolódik a GPS eredeti – navigációs célú – felhasználása is. Néhány éve Magyarországon elraboltak egy értékes rakományú teherautót, amelyet elvittek egy biztosnak tűnő helyre, és ott kirakodták. Ezt követően a kocsit visszavitték a rablás helyére, majd otthagyták. Három óra múlva a rendőrség megjelent a rakodási helyen, és elfogta a közreműködőket. A teherautó ugyanis folyamatosan sugározta a GPS segítségével meghatározott helyzetét a szállítmányozási cég párizsi központjába. Ott csupán annak a helynek a koordinátáit kellett meghatározni, ahol hosszabb ideig – a rakodás alatt – állt az autó, s ezt a helyet közölték a magyar rendőrséggel.
Az eddig tárgyalt helymeghatározó rendszerek vektor jellegű adatokat (elsősorban koordinátákat) szolgáltattak. A távérzékelés olyan eljárás, amelylyel valamely tárgy jellegéről és tulajdonságairól információhoz jutunk anélkül, hogy közvetlen kapcsolatba kerülnénk a tárggyal. A tárgy és a képalkotó rendszer közötti kapcsolatot az elektromágneses sugárzás valamely fajtája biztosítja. A passzív rendszerek a leképzett tárgyak – azaz a földfelszín bizonyos része – által kibocsátott, illetve visszavert természetes sugárzást regisztrálják. Általában a látható fényt és az ahhoz közeli egyéb optikai tartományba eső sugárzást érzékelik. Ilyen rendszerű a hagyományos fényképezőgép. Az aktív rendszereknek maguknak is van sugárforrásuk, s az általuk kibocsátott és a leképezett tárgyak által visszavert sugárzást érzékelik a milliméter–méter hullámhosszúságú tartományban. Talán legismertebb képviselőjük a radar.
A távérzékelésű felvételek készülhetnek a Föld felszínéről, a levegőből és az űrből. A gyakorlati felhasználhatóság szempontjából fontos jellemzőjük, hogy milyen a geometriai felbontásuk, azaz mekkora az egyes képelemeknek – pixeleknek – megfelelő terepi méretük. Az első meteorológiai célú mesterséges hold az 1960-as években felbocsátott amerikai Tiros volt. Ma már a felvételeket a Földdel együtt mozgó – mintegy 36 000 kilométer magasságú pályán elhelyezkedő – geostacionárius mesterséges holdakról vagy a Föld körül – mintegy 800 kilométer magasságban – keringő kvázipoláris mesterséges holdakról készítik. A meteorológiai célú felvételek alkalmasak az erdőtüzek és az árvizek megfigyelésére is.
Természeti erőforrást kutató felvételeket első ízben az 1970-es évek elején készítettek. Az első ilyen hold az 1972-ben felbocsátott ERTS–1 (a későbbi Landsat) volt. A felhasznált mesterséges holdak 300–900 kilométer magasságban keringenek a Föld körül, fedélzetükön optikai vagy radareszközökkel. Az utóbbiak felhős égbolt esetén is alkalmasak felvételek készítésére.
A környezetvédelem céljára készített felvételeken észlelték annak idején a csernobili katasztrófát. Békés célra például a mezőgazdaság, a közlekedés és az ásványvagyon-kutatás területén hasznosíthatók. A mostantól érvényes mezőgazdasági támogatás igényléséhez is e felvételek alapján állították össze a térképek egy részét.
A térképészeti célra készített felvételek kisebb területek viszonylag nagy pontosságú térképezését szolgálják. Ezeket a felvételeket átfedéssel készítik, a szomszédos képek mintegy 60 százalékban ugyanazt a területet ábrázolják. Ilyen felvételeket elsőként a francia SPOT mesterséges hold készített 1986-ban, 10 méteres felbontással. Az ezredfordulón – amerikai magánvállalatok finanszírozásában – az 1999-ben felbocsátott Ikonos holdról készített képek legjobb felbontása 0,82 méter, a Digital Globe Quick Bird képének legjobb felbontása 0,61 méter.
Noha a katonai célú rendszerek adatait a kereskedelmi forgalomban hozzáférhető szakirodalom általában nem közli, ma már nem titok, hogy az amerikai Corona program keretében már 1960 körül 3 méter felbontású űrfényképeket készítettek. A távérzékelés különös jelentőséggel bír az időben változó jelenségek megfigyelése esetén. Ilyenkor a különböző időpontokban készített űrfelvételekből következtetnek a változásokra, így például a tiszai árvizekre.
Az első szputnyik fellövése óta kevesebb mint fél évszázad telt el. Azóta a Föld alakjával és méretével összefüggő ismereteink megsokszorozódtak. Ma a deciméter körüli felbontásnál tartunk, a helymeghatározó eszközökkel centiméteres pontossággal követhetjük a kontinensek mozgását. A következő évtizedekben nem irreális elképzelés a Föld teljes alakjának centiméteres pontosságú meghatározása. A távérzékelés kezdetén, a múlt század hatvanas éveiben az első meteorológiai célú mesterséges holdak felbontása még kilométer nagyságrendű volt. A 2001-ben fellőtt térképészeti célú Quick Bird átlagos képelemmérete 0,72 x 0,72 milliméter. Így aztán nem tűnik utópisztikusnak az az elképzelés, hogy tíz év múlva egyetlen mesterséges holdról figyelik New York közlekedését…
A fenti szöveg a június 14-én elhangzott előadás rövidített, szerkesztett változata.
Az előadás megtekinthető június 19-én (szombaton) 10.50-től a Duna Televízióban és június 20-án (vasárnap) 13.05-től az MTV-n, valamint 22.40-től az M 2-n.
Az előadások teljes szövegét a hozzászólásokkal és a vitával együtt a www.mindentudas.hu weblapon találják meg az érdeklődők.
Erdogan
Erdogan összeültetné Putyint és Trumpot
