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這個你用了6年的軟體,終於要變臉了

9月25日,所有人好友圈刷屏的消息是微信要更換三天開機啟動畫面,將著名的藍色彈珠(The

Blue Marble)替換為我國風雲四號A衛星拍攝的一張照片。這絕對是近年來最成功的一次航天科普了,覆蓋的人群恐怕超過了9億用戶,那麼這兩張圖到底有何玄機?

更換前後對比圖 新華網

替換的就是這個不同的地球背景,我們來一一解答。左圖是微信幾年來一直堅持用的,它的原圖如下,

藍色彈珠原圖AS17-148-22727 NASA

1972年12月7日,人類歷史上耗資最大的航天探索項目阿波羅計划進入收官之戰。最後一個任務阿波羅17號順利升空,在環繞地球約兩圈後開始飛向38萬公里外的月球,離開近地軌道的1小時54分後,飛船距離地球約45000公里,飛行乘組(原作者已經不可考)拿出相機拍下了這人類歷史上最早也最完美的地球照片。

那天整個地球與太陽、飛船之間的角度達到了最完美的狀態,飛船拍下了地球「倒著」的照片,後來為了符合大家的普遍認知習慣,人們便將它「正」了過來。

阿波羅17號使用了一個全新的登月軌道,且幾乎完美拍下了太陽照亮地球的一面,單張照片覆蓋了地球近44%的表面積,也正因如此把它叫做世界上最完美的地球照片一點不為過。這麼遠的距離、這麼獨特的角度、這麼大的照亮面積,都是不可能再復現了。

之前國內有考試題考過這張圖反映出來的大致月份,其實答案很簡單:畫面中心在非洲南部和馬達加斯加島中間的海上、且整個南極幾乎被全部照亮,這意味著太陽直射點在南面、南極處於極晝狀態、地球處於北半球接近冬至的時間段,猜12月總沒錯的。

這兩張圖是我國風雲四號拍下來的照片,左圖來自6月,右圖來自12月

從這兩個圖可以明顯看出,我國的風雲四號是「靜止」在赤道上空的,圖片的中心位於馬六甲海峽附近。事實上,風雲四號是一顆地球靜止衛星,它運轉在距離地球35786千米高的赤道上空,恰好實現了軌道周期就是一天24小時,於是從地面觀察時彷彿永遠「靜止」在那裡一樣。

左圖就是本次開機畫面替換而來的圖(當然微信用的經過ps調亮調色了),可以看到北半球明顯發亮南半球(尤其是南極)暗淡,因此可以推測是北半球接近夏季;而右圖可以看出南半球明顯發亮而北半球暗淡,可以大致推測是北半球進入冬季。

地球靜止軌道覆蓋的地球表面積示意圖(http://www.radio-electronics.com/info/satellite/satellite-orbits/geostationary-earth-orbit.php)

正所謂站得高看得遠,地球靜止衛星的拍攝極限是南北極各自81度,地球表面積覆蓋極限是42%左右。

總結而來,藍色彈珠的地球表面積覆蓋比例(44%)比風雲照片(42%)略高、且因為阿波羅17號登月軌道特點根本不可能再複製,而風雲照片由定點拍攝而來、相當於在不考慮雲圖和光照變化時每天拍的大背景都是一樣的,但巨大優勢在於可以一天24小時監測地球的動態。

風雲四號帶來的24小時變化gif圖

但你要認為風雲氣象衛星的功能就是這樣而已,那就大錯特錯了,事實上風雲氣象衛星展示的這張照片只是小試牛刀而已,它的功能遠遠不是藍色彈珠的作者—一台哈蘇相機—所能對比的。

相信大家都看過風雲雄霸天下這部電視劇,那這裡我就為大家揭秘一下風雲系列衛星到底如何雄霸天下:

1. 獨特的衛星星座

本次微信新照片的作者是風雲四號-A衛星,顧名思義還有風雲一、二、三號,它們的分工策略是:一和三離近了看,它們飛在近地的極地軌道,大概每隔一個半小時就飛行地球一周,拍的清楚解析度高;二和四離遠了靜靜觀察,它們定在赤道上空,每時每刻盯著固定的背景看,發生一丁點的變化就能察覺出來。

雖然編號為風雲四號,並不意味著風雲系列僅有4顆衛星,事實上風雲一號就有4顆、風雲二號有8顆、風雲三號有3顆,風雲四號現在僅有A星升空,到未來也會補夠4顆。

風雲系列衛星軌道分布圖 太空精釀

可以看到,風雲系列是個高低搭配、功能複雜的龐大衛星系統。

2. 風雲的可見與不可見

中國人自古就有說法:天有不測風雲。事實更是如此,在龐大的電磁波體系中,人類肉眼可見的僅僅是極小一個區段,但並不代表肉眼不可見的微波和紅外波就沒有意義了,要預測天氣、災害等變化就必須對它們進行綜合分析。自然,能覆蓋的頻帶越寬就證明能力越強。

我國風雲四號衛星是目前這個風雲系列最高大上的衛星,也是世界上與歐美共處第一梯隊的同類衛星。如果說生活中咱們看到的白色是由赤橙黃綠青藍紫七色組合而來,那麼風雲四號就是把從可見光到最長波的紅外線這些信息分成了14種層次再組合為我們看到的最終圖像,其中每一個層次都包含了不同的信息,比如它的短中波紅外區段可以輕易識別出霧霾的發展情況。

而當閃電發生時,它也可以輕易地每秒鐘拍出500張照片來,別眨眼(0.2秒),眨一下之後100張照片就拍出去了啊。

風雲四號拍你眨眼,大概是這種感覺。。。。瘋狂動物城gif圖

3. 風雲四號的獨門絕技

風雲四號還是世界上唯一一個攜帶了干涉式大氣垂直探測儀,這個東西可能從科學角度解釋起來比較複雜,那我舉個例子好了。

大氣複雜吧?對流層、平流層、中間層、熱層的傻傻搞不清楚,氮氣、氧氣、氬氣、二氧化碳、水汽還不夠中間還攙著點霧霾等污染物,真心麻煩。

於是風雲四號說,咱們就把大氣分成1500層(細分光譜)行不行?一層一層分析不就行了?這事兒就這樣辦成了,等到它被發上去圍觀了大家幾眼,發現除了中國還真沒人干過,成為世界首例,或者世界第一吧。

這就好比是只有一個人吃火鍋,別人吃不上,但你一個人寂寞么?

對了,忘了跟大家說,風雲四號的A星只是四號這四顆衛星計劃的第一顆試驗衛星,明年發射的B星就要成為正式的業務星,要在多個儀器方面進一步改進。。等到後面兩顆如果有機會用上最新的東方紅五號平台,這就要再提升一個層次了。。。

牆都不扶,就服你!

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