内容发布更新时间 : 2024/5/23 23:14:13星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
10 级大气基地班
一、名词解释
《卫星气象学》习题集 (最终版)
1.轨道面:根据理论力学，卫星在地球引力（有心力）作用下的运动为平面运动。 该平面称为轨道面，轨道面过地心。 2.轨道周期:指卫星绕地球运行一周的时间。
3.轨道数:指卫星从一升交点开始到以后任何一个升交点为止环绕地球运行一圈 的轨道数目。
4.倾角:指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。 5.截距:连续两次升交点之间的经度差。 L=T*15 度/小时。 6.星下点:卫星与地球中心连线在地球表面的交点称为星下点。
7.升交点:轨道的升段与赤道的交点称升交点。(极轨卫星才会有升降交点) 8.降交点:轨道的降段与赤道的交点称降交点。
9.轨道摄动:由地球扁率、大气阻力和太阳月亮的引力等的影响，卫星轨道会偏离 轨道平面,轨道参数会随时间缓慢变化，与卫星运动三定律得出的轨道总有偏 离，这种偏离叫做卫星轨道的摄动。 10.卫星蚀:若太阳、地球和卫星在一条直线上时，人造卫星进入地球的阴影区， 就出现卫星蚀。
11.电磁波谱:不同波长的电磁波有不同的物理特性，因此可以用波长来区分辐射， 并给以不同的名称，称之为电磁波谱。
12.立 体 角 : 锥 体 所 拦 截 的 球 面 积 σ 与 半 径 r 的 平 方 之 比 ， 单 位 为 球 面 度 (sr: Steradians)， ? = ζ 。
r 2 13.辐射通量:辐射功率 θ (或 Radiant Flux 辐射通量 W )是单位时间内通过任意表 面的辐射能量，单位 J / S 。
14.辐射强度 I:点辐射源在某方向上单位立体角内传送的辐射通量。 I = 为W ? sr ?1 ，如果点源是各向同性则 I = λθ
θ
4π
,单位
?ω
。
15.辐照度:指投射到一表面上的辐射通量密度。
r
16.辐亮度 L(辐射率 ):是指一个辐射源在单位时间内通过垂直面元法线方向 n上
r
单位面 积、单位立体角 的辐射能，即 L(n) =
?F ?2θ ?3Q ，单位 为 = =
?A?t?ω ?A?ω ?ω
W ? m-2 ? sr -1 .
17.亮度温度(Tb):在给定波长处，如果物体的辐射亮度 Lλ (T) 与温度为 Tb 的黑体辐 射亮度相等，即 Lλ (T) = Bλ (Tb ) 则称 Tb 为该物体的亮度温度。亮度温度又称等 效黑体温度或辐射温度。
18.局地辐射平衡:如果辐射热交换的过程相当缓慢，物体中内能的分布来得及变 化均匀，这时物体的温度虽然在变化，但每一给定瞬间，物体的状态可以看 作是平衡的，仍可用一定的温度来描述。地球大气中的辐射过程，一般认为 地面至 60 公里以下的大气处于局地辐射平衡状态。
19.行星反照率:地球-大气系统的反照率称为行星反照率，它表示射入地球的太阳 辐射被大气、云及地面反射回宇宙空间的总百分数。
20.漫射因子:若要把漫射辐射当作平行辐射处理，应当将其光学厚度加大 1.66 倍。其原理是清楚的，因为( δ0 - δ )是这一层大气的垂直光学厚度，垂直方向 辐射的光学路径最短，而其它方向的路径都要加长，其吸收当然也增加了。 作为对各个方向的积分，其最终效果是加大 1.66 倍，因此也有人把β 称为漫 射因子
21.阳伞效应:由于云和气溶胶（特别是火山灰）对太阳辐射的强散射作用，导致 到达地面的太阳辐射能减少，称为阳伞效应或反射效应。
22.权重函数:在辐射传输路径上各点的有效温度辐射测量值的贡献不仅取决于该
?Γ（z，Ζ）
点的有效温度值，而且还依赖于该点附近介质的透过率变化率 ν ， 这
?z
一因子常被称为辐射亮温度权重函数。
23.卫星编队:所谓“卫星编队”是指将多颗极轨卫星像列车一样排成一列，使它们 在地球上空的同一轨道上飞行。
24.增强红外云图:对灰度或辐射值进行变换处理，将人眼不能发现的细节结构清 楚地显示出来，如积雨云在云图上表现为一片白色，通过增强处理后可将云 顶结构显示出来，能准确地确定积雨云的强度，强对流中心位置。红外云图 的增强处理是将图象上的灰度值，按需要进行合并或分解为若干灰度间隔（等
级），每一间隔赋予一个灰度值。
25.斜压叶状云系:与高空西风急流中的锋生相联系的一种植物叶片状云系，称作 “斜压叶状云系”。该云系在垂直方向深厚，地面伴有锋生现象，并且还可能有 地面气旋形成。在可见光和红外图像上都很容易看见它。
26.太阳耀斑区:在可见光云图上，水面一般呈黑色。但是当太阳光从水面单向反 射至卫星仪器内，则其在卫星云图上表现一片色调较浅的明亮区域，这区域 称做太阳耀斑区。
27.云带:带状云系宽度大于一个纬距称做云带。
28.云团:云团是由多个大小不等的积雨云或积状云与层状云混合组成云簇团。 29.云线:云线由长 30 至几百公里的对流云素组成，宽度小于一个纬距，可出现在 冷锋前后，它指示着低空风向。
30.云的辐射效应:是一个用于衡量云与辐射相互作用程度的云参数。它定义为云 相对于晴空而言，对大气，地表以及大气层顶处辐射的影响。 31.纹理:纹理是指云顶表面或其它物像表面光滑程度的判据。
32.涡旋云系:涡旋云系是一条或多条不同云量和云类的螺旋云带朝着一个公共中 心辐合形成的，与大尺度涡旋相联系。 二、简答题
1. 简述气象卫星的发展简史。
(1)在 1959 年 10 月 13 日发射的 Explorer VII 卫星上成功进行了第一次气象实 验
(2)Explorer VII 卫星用早期版本的辐射计测量了地球的热平衡。 (3)卫星气象学之父 Verner E. Suomi 设计了热辐射实验。
(4)1960 年 4 月 1 日发射了 第一个可视红外 观测气象观测卫 星 TIROS-I ，绕 Psuedo-Polar 轨道共运行了 78 天。
(5)1966/1967—第一个地球静止气象卫星 ATS-I
(6)2003 - 现在，运行的卫星有极地轨道卫星与地球同步轨道卫星 2. 气象卫星遥感探测的特点是什么？ (1)空间固定轨道上运行 (2)自上而下进行观测
(3)全球和大范围的观测 (4)使用遥感探测技术 (5)提供丰富的观测资料，受益面广 3. 气象观测为什么需要卫星？ (1)观测范围广 (2)观测次数多、时效快 (3)不受自然条件和国界的限制 (4)卫星观测与地面观测站互补 (5)卫星观测与海洋观测站互补 4. 简述开普勒三大定律。
(1)开普勒第一定律，也称椭圆定律、轨道定律，每一个行星都沿各自的椭圆轨 道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
(2) 开普勒第二定律，也称等面积定律，在相等时间内，太阳和运动着的行星 的连线所扫过的面积都是相等的。 (3)开普勒第三定律，也称周期定律，各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的 椭圆轨道的半长轴的立方成正比。 5. 卫星的入轨速度与轨道形状之间的关系是什么？
卫星的轨道形状只取决于火箭把卫星送入轨道的瞬间速度——入轨速度。 一、卫星实现圆轨道运动的条件
GMm 卫星在地心引力下作圆周运动：
r2
v = GM r =
= mv
2
μ (R + H )
r
环绕速度
取 r=R=6370km,有 V = V1 =7.912 km/s ,第一宇宙速度这是卫星在地面入轨时所 需的最小速度。此时卫星可在贴地面附近绕地球作圆轨道运动。 若 v < V1 ，则向心力>离心力而落向地面。
若 v > V1，则离心力>向心力而脱离半径为 6370km 的圆轨道。 二、卫星实现离心力加大到使卫星脱离地球椭圆轨道运动的条件 当卫星飞行速度进一步增加，
引力场，即 a → ∞ ， 卫星就演变为太阳行星，而轨道成为抛物线形。由活力公式得：
V2 = 2V1
=
2 * 7.912 = 11.2 km s
这是卫星要从地表面脱离地球引力场所需要的速度，称第二宇宙速度（逃逸速 度）。它是地面发射一颗行星所需要的最小速度。因此，实现椭圆轨道的条件 为： V1 ?V?V2
椭
若卫星飞行速度进一步加大，卫星的离心力进一步增大到大于太阳引力，则卫 星脱离太阳的引力场进入银河系。
6. 什么是卫星的倾角？什么是星下点？ FY-2 的星下点在何处？
轨道倾角:指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。 星下点:卫星与地球中心连线在地球表面的交点称为星下点。 FY-2 的星下点在赤道,1050 E
7. 什么是近极地太阳同步卫星？太阳同步卫星轨道如何实现？ (1)近极地太阳同步卫星：卫星轨道面与太阳的相对取向保持不变，即每天过升 交点的局地时间相同。
(2)近极地太阳同步卫星轨道的实现： 1)卫星轨道平面随地球绕太阳公转时的平动
一年内卫星轨道平面相对于太阳发生顺时针 3600 的转动！平均每天变化为：
360
0
0 天 （+号表示转动方向从西向东） = + 0.985 365天
2)卫星轨道平面因地球椭形而进动 圆形轨道进动率:
? = 10cosi(R /( R + H ))3.5
i?900 , ??0, ; i?900 , ??0,
西 东;
3)近极地太阳同步卫星轨道的实现
选择 即可实现近极地太阳 i?900 ,实现 ? = -0.9850 /天 来抵消轨道面的相对运动，同步卫星轨道。
8. 什么是地球同步卫星？其高度和运行周期为多少？
地球同步卫星：卫星相对于地球而言是静止的(没有任何方向上的运动). 卫星运行周期 T=23 小时 56 分 04 秒。 卫星运行高度 H= 35860(km)