固體的導熱性

[拼音]：qixiang weixing

[英文]：meteorological satellite

攜帶各種大氣遙感探測儀器，從空間對地球進行氣象觀測的人造地球衛星(見彩圖)。它不但可以提供包括海洋、高原、沙漠等全球範圍的氣象觀測資料，而且還增加了新的觀測內容。

1958年美國發射的人造衛星開始攜帶氣象探測儀器，進行雲和輻射的探測試驗。1960年美國正式發射了第一顆氣象試驗衛星。至1984年各國已陸續發射了一百多顆試驗性或業務性氣象衛星，所得資料已普遍使用於天氣預報和大氣科學研究。

種類與軌道

氣象衛星主要有極軌氣象衛星和地球同步氣象衛星兩大類。極軌氣象衛星的運動採用近極地太陽同步軌道，衛星軌道平面和太陽光線保持固定的交角。影響衛星軌道平面和太陽光線交角發生變化的因素有兩個：

（1）衛星軌道平面隨著地球繞太陽公轉，每天對太陽產生自東向西約一度的轉動；

（2）地球赤道隆起部分對衛星的引力，使衛星軌道平面對太陽光線產生進動，進動的數值是衛星的飛行高度和傾角（衛星軌道平面與地球赤道平面的夾角）的函式。若衛星的傾角和高度配合得好，恰使進動和地球公轉對衛星軌道平面產生的影響互相抵消，就可以使衛星的軌道平面和太陽光線保持固定的交角，這樣衛星每天差不多在固定的時間經過同一地區兩次。極軌氣象衛星的軌道接近圓形，飛行高度約為600～1500公里，衛星傾角約為81°～103°，每條軌道都經過高緯度地區。地球自轉，使一個極軌衛星每隔12小時左右就可以獲得一次全球的氣象資料。

地球同步氣象衛星的執行高度約為35800公里，其軌道平面和地球的赤道平面重合，執行週期和地球自轉週期相等。從地球上看，衛星靜止在赤道某經度上空，所以又稱為靜止衛星。靜止衛星的有效觀測視野為南緯 50°至北緯50°、經度跨距約 100°的近圓形範圍。如果沿地球赤道均勻地設定 5個靜止衛星，就可以形成一個南北緯50°之間的全球觀測帶。由於這種衛星在不到 30分鐘的時間內就可對其視野範圍內的大氣進行一次觀測，而極軌衛星則要相隔12小時，所以地球同步衛星有利於監視變化快和生命史短的天氣系統，如颱風、強風暴（見雷暴）等。但是，地球同步衛星對南北緯50°以外的高緯度地區和極區的觀測效果很差；又由於地球同步衛星的執行高度比極軌衛星高得多，所以取得的雲圖等資料的水平解析度也比極軌衛星差；此外，只用一顆地球同步衛星也無法取得全球資料。因此必須把極軌衛星和靜止衛星配合起來，互相補充，才能組成比較完善的空間氣象觀測系統，這個觀測系統可以取得全球範圍的氣象資料。70年代末，建立了由5顆地球同步氣象衛星和2～3顆極軌氣象衛星組成的全球空間氣象觀測系統。

衛星姿態

衛星執行時，衛星上裝備的儀器對地面所取的方向，稱為衛星的姿態。如果儀器不是正對地球表面，拍攝照片時照相機是傾斜的，所得照片在各處的比例差別很大，有的區域被拉長，有的區域被壓縮，雲圖的定位誤差就比較大。為了提高定位精度，應儘量使衛星攜帶的儀器正對地球表面。所以，在氣象衛星上，採用了各種姿態控制技術，70年代以來，投入使用的氣象衛星已採用三軸地球定向姿態，保證遙感儀器時刻對準地球，姿態控制精度達到了±0.1°以上。這樣，不但提高了觀測精度，也增加了有效觀測時間。

探測儀器

電視照相機和掃描輻射儀衛星上攜帶的電視照相機可以在白晝拍攝可見光雲圖，而掃描輻射儀則無論在白晝和黑夜都能得到雲圖。20世紀70年代的掃描輻射儀主要採用兩個波段：一個在0.52～0.73微米（可見光），另一個在10.5～12.5微米（紅外）。外界輻射由旋轉的掃描反射鏡反射後，經過聚光和濾光後到達可見光感應元件和紅外感應元件上。掃描反射鏡同旋轉軸成45°角，旋轉軸和衛星飛行方向一致。掃描反射鏡每轉動一週，有一次對著外空（外空是溫度約為3K的輻射源），有一次對著衛星內的恆溫黑體。用這兩個訊號作為校準點，可以得出所測地球和大氣的輻射數值（見圖）。掃描線和衛星軌道垂直，隨著衛星的前進和地球的自轉，掃描出長條形的雲圖。

在紅外雲圖上，不同的亮度代表不同的溫度，對流層大氣的溫度是隨高度降低的，因此由雲頂溫度可判別雲頂高度。在可見光雲圖上，雲頂和雪面對陽光反射率相近，都是白色，很難區分，而在紅外雲圖上，卻可以由它們亮度的差別區分開來。衛星雲圖的水平解析度各不相同，最高解析度可達1公里左右（見衛星氣象學）。

紅外探測器

氣象衛星攜帶的紅外探測器通過濾光或分光裝置可以測量地球和大氣向衛星發出的不同波長的紅外輻射強度。由衛星上用紅外探測器接收到的若干不同波長的紅外輻射強度，根據紅外大氣遙感原理，可以計算各地晴空大氣溫度和溼度的鉛直分佈。但在雲量較多時，雲的影響難以消除，雲層內部和雲層以下的溫度和溼度的分佈無法用紅外探測器進行探測。

微波探測器

氣象衛星上攜帶的微波輻射儀，根據微波大氣遙感原理，可以探測雲上和雲下的大氣溫度和溼度的分佈，以及雲中含水總量和雨強的分佈。當海面的風速增加時，波浪造成的泡沫，使海面向上空發射的波長為1.55釐米的微波輻射增強，在衛星上測得的這個波長的微波輻射，可用以推算海面風速的分佈。

紫外光譜儀

大氣中的臭氧能吸收太陽發出的紫外輻射（見大氣臭氧層）。利用衛星上的紫外光譜儀測量大氣向衛星散射的太陽紫外輻射強度，可以算出大氣中臭氧的分佈（見光學大氣遙感）。

平板輻射儀

用於測量地球和大氣向上發射的紅外輻射總能量，以及地-氣系統反射太陽輻射總能量的一種儀器。探測所得的資料用於研究地球和大氣輻射收支和氣候變化的規律。

空間環境監測器

測量太陽發射的質子、α粒子和電子的通量密度的一種儀器，為高層大氣物理和日地空間物理研究提供資料。

自60年代初期以來，氣象衛星已經有20多年的歷史，它由低軌道發展到高軌道；由旋轉穩定發展到三軸定向的姿態控制；由單波段的定性二維探測發展到多波段的定量三維探測；由比較單純的氣象試驗發展到多學科的綜合應用；並已廣泛採用數字資料傳送方式，以代替過去的模擬訊號傳送。地球同步氣象衛星和極軌氣象衛星，在世界天氣監視網中已經發揮了並將繼續發揮巨大的作用。

中國從1969年起，先後研製成功一系列氣象衛星地面接收裝置，其中自動圖象傳輸(APT)雲圖接收機已廣為應用。1700兆赫甚高解析度雲圖接收機和地球靜止氣象衛星接收裝置，也都已投入氣象業務使用。

參考書目

WMO，Information on MeteorologicalSatellite Programmes Operated by Members andOrgani-zations， WMO-No.411，1975.