Színes kondenzcsíkok

Posted on

Aki sokat nézegetett multispektrális optikai Sentinel-2 műholdképeket (például itt), vagyis amilyeneket több hullámhosszon (színben) egyszerre készített felvételekből állítanak össze, találkozhatott már a látómezőbe kerülő repülőgéppel. A sugárhajtású gépek pedig a felszín felett kb. 10 km-rel repülve időnként kondenzcsíkot is húznak maguk után, így hát természetes, hogy ilyesmi is felbukkanhat a műholdképeken.

A kondenzcsík valójában az erre alkalmas légköri viszonyok között mesterségesen létrejövő felhő. A repülőgép-hajtóművekből kiáramló égéstermékek a levegőben levő vízpára számára kondenzációs magvakat képeznek. Ha elegendő vízpára van jelen és az kifagy az aeroszol-szemcséken, akkor jön létre a csík az elhaladó repülőgép nyomában. Ez a keskeny mesterséges felhősáv néha igen rövid életű, szinte a szemünk láttára eloszlik. Máskor hosszabb időn át is fenn tud maradni, a légáramlatok hatására alakja megváltozik, szétterül.

Kondenzcsíkokat az égre feltekintve „alulról” is gyakran láthatunk. Ha nagy a repülőgép-forgalom és sokáig megmaradnak a csíkok, néha keresztbe-kasul rajzolják az eget. De a kondenzcsíkokat sosem látjuk szivárványszínűnek. Miért tűnnek akkor annak a műholdképeken?

Egy repülő vagy három? Miért szivárványszínű a kondenzcsík? A Copernicus program Sentinel-2 műholdpárosának egyik tagja 2018. december 19-én készítette az ehhez a képhez felhasznált felvételeket. (Kép: módosított Copernicus Sentinel adatok 2018 / Sentinel Hub / Geo-Sentinel)

Ezt az érdekes kérdést járta körül blogbejegyzésében Tyler Erickson. Az elemzésének lényegét rövidített változatban mi is bemutatjuk. Illusztrációként egy tavaly december 19-én, Magyarország északnyugati csücske, pontosabban a Fertő fölött készített Sentinel-2 műholdképet használunk.

A Sentinel-2 műholdak MSI (Multi-Spectral Instrument) nevű kamerája 13 hullámsávban érzékeny, a spektrumnak a kéktől a közeli infravörösig terjedő tartományában. A különböző felvételeket (vagy akár ezek kombinációit) a vörös, zöld és kék alapszínekhez rendelve, előállíthatók a valódihoz hasonló, vagy akár mesterséges (hamis) színeket mutató műholdképek. A fenti kép rendre a B04, B03 és B02 jelű sávokhoz tartozó felvételekből készült, a rend kedvéért az ezeknek megfelelő hullámhosszak: 665 nm (narancs), 560 nm (zöld) és 490 nm (kék).

Ami először feltűnik, hogy három repülőgépet látunk, holott nyilvánvalóan az utasszállító gépek nem repülnek ilyen szoros „kötelékben” – vagyis a valóságban csak egy gépről van szó, a magyarázatot pedig valahol a felvételek készítésének módjában kell keresnünk. Ha megértjük, hogy miért látunk mégis három gépet, rögtön látni fogjuk azt is, miért fut egymás mellett látszólag ilyen sok párhuzamos kondenzcsík. Mivel mindegyik különálló felvételhez más-más alapszínt rendeltünk, amikor „kikevertük” a kombinált műholdképet, a szivárvány színeit nem kell már külön megmagyaráznunk: ha a csíkok – ahogy elvárnánk – átfednék egymást a különböző felvételeken, akkor a kondenzcsík is fehér volna.

De nem fedik. A Sentinel-2 kamerájának fókuszában a digitális képalkotó detektor úgy működik, hogy a műhold repülési irányára merőleges sorokban tapogatja le az alatta levő terepet, ahogy az űreszköz elhalad. A beérkező fényt színekre bontják, és a más-más pozícióban elhelyezkedő detektorelemekre vetítik. Így minden egyes hullámhosszon egy kicsit eltérő irányban „lát” a kamera. Ezt a hatást a műhold pályamagasságának ismeretében könnyen tudják korrigálni a felszínre vonatkozóan. (Ezért nem is látunk szivárványszínű, megtöbbszöröződött felszíni alakzatokat a képeken.) Viszont a repülőgép magasabban repül, így rá a felszínre vonatkozó korrekció nem működik helyesen. Természetesen a repülőgép magasságára is el lehetne végezni a korrekciót, ekkor azonban az alatta elterülő táj játszana a szivárvány színeiben, ami nem volna kívánatos – elvégre mégis a felszínt figyelik ezekkel a műholdakkal, nem a repülőgépeket.

A magasan repülő gépről is azt „hiszi” a rendszer, hogy egy felszíni alakzat, így a parallaktikus hatás korrekciója nem működik helyesen. A vázlatrajz nem méretarányos. (Illusztráció: Tyler Erickson / Google Earth and Earth Engine)

Végül az alábbi animáció segítségével figyeljük meg, hogy a fenti műholdkép összeállításához használt egyedi, egyszínű felvételek hogyan festenek, ha egymás után külön-külön megnézzük őket. Könnyen azonosítható, hogy a kombinált valódi színes képen melyik színes kondenzcsíkért melyik hullámhosszú Sentinel-2 műholdfelvétel felel. Érdekesség, hogy a valóságban dupla (vagyis a repülőgép két szárnya alatti hajtóművekből eredő) kondenzcsíkok távolsága és a parallaxisból adódó látszólagos távolságkülönbség éppen megegyezik, az egyes csíkok átfednek. Így lesz belőlük a színkeverés alapján látszólag négyféle különböző csík a kombinált képen.

(Képek: módosított Copernicus Sentinel adatok 2018 / Sentinel Hub / Geo-Sentinel)