风云系列气象卫星“面面观”
作者 刘浩
发表于 2024年3月

微信已经成为当下国人沟通的重要工具,很多人起床后的第一件事就是登录微信,刷刷朋友圈,看看新闻。目前,微信启动页的背景图是一张名叫“蓝色玛瑙”(又名“蓝色弹珠”)的照片,它是美国国家航空航天局(NASA)在世界范围内公开的第一张完整的地球照片,其视角位于非洲大陆上空,由1972年阿波罗17号载人飞船的一名航天员拍摄。2016年底,我国第二代静止轨道气象卫星—风云四号A星成功发射,并于次年实现业务运行。为了庆祝风云四号A星取得的巨大突破,2017年9月25日17时—9月28日17时,微信运营商将启动页的背景图更换成了该卫星拍摄的卫星云图。该图拍摄于2017年6月7日,是可见光三个通道合成的东半球圆盘图。对比两幅背景图,可以发现,后者的视角从非洲大陆移动到了中國的上空。

风云四号A星只是我国风云系列气象卫星中的一员。截至2024年1月,我国已发射21颗风云卫星,其中9颗在轨运行。它们在高空中日夜坚守、观云相雨,为筑牢防灾减灾第一道防线立下了汗马功劳。那么,“风云家族”都有哪些成员?它们身怀哪些绝技?又是如何跟气象灾害作斗争的呢?本文将通过多种角度带大家领略它们的独特魅力。

我国气象卫星在轨布局(2023)(图源:国家卫星气象中心官网)

“如影随形”与“葵花向日”

有的读者可能会问,这么多风云气象卫星同时“盯”着地球,真的有必要吗?正所谓“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,不同的卫星,高度有别、角度有异,“看到”的风云自然有所差异。

前文提到的风云四号A星属于地球静止轨道气象卫星,简称静止卫星。静止卫星位于赤道上空,公转方向与地球的自转方向相同,并且公转的周期与地球自转的周期一致。所以从地面看,它始终悬在我们的上空一动不动(相对静止),与地球如影随形,这也是静止卫星名称的由来。根据万有引力定律和向心力公式,可以计算出静止卫星距离地面的高度大致是固定的,约为35800千米。静止卫星的优势在于,它可以对同一个区域进行持续监测。

还有一种卫星叫近极地太阳同步轨道卫星,简称极轨卫星。这类卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。也就是说,在随地球一起绕太阳旋转的过程中,极轨卫星的轨道面与日地连线(太阳视线)的夹角始终保持不变。极轨卫星的这个特点与“葵花向日”有异曲同工之妙。利用这一优势,极轨卫星可以监测到全球的天气,尤其是静止卫星难以监测到的两极地区。而且,由于所处轨道比较低,极轨卫星所获资料的空间分辨率会更高。

极轨卫星在地球上空巡游,约每100分钟绕地球一周。那么,它何时经过我国上空呢?“葵花向日”般的特点使得它每天会在特定的时刻(地方时)经过指定区域。按照经过我国上空的时间,可将其分为上午星、下午星和黎明星三类。

本文刊登于《百科知识》2024年4期
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