中秋节以月之圆兆人之团圆，

为寄托思念故乡，思念亲人之情。

而此时此刻，漂泊在外的气象卫星——风云二号、风云三号、风云四号也时时刻刻牵挂着这颗美丽地球。

大家都知道，不管是“风二郎”、“风三娘”还是“风四郎”，都可以目不转睛地注视着我们的地球，怎么又还能“一心二用”地去瞅月亮呢？

虽然场景有点难以想象，不过直接看图就知道啦——

风云四号A星拍摄到的地月同框

气象卫星有着足够宽的视野，不仅能够看到地球，地月同赏也不在话下。不仅如此，我们在地球上赏月以寄情思，而气象卫星在遥远的外太空“赏月”，那可是在正经工作呢！

风云四号A星观测月球真彩色合成图

有一种赏月，叫举头望明月，低头思故乡；还有一种赏月，叫风云气象卫星，月球辐射定标。

什么是辐射定标？

辐射定标是将遥感仪器原始观测计数值转换成辐射物理量的过程。

如何理解这段话呢，打个比方吧，一个没有刻度的温度计是不能测量物体温度的，此时可以将温度计放到0°C的冰水混合物和100°C的沸水中，对其水银柱位置进行标记，再将间距进行等分刻度，这个过程就是定标。

换到气象卫星这里，就是相当于给遥感数据加“准星”，为后续的推算或反演奠定基础。

图为风云二号G星的一次对地圆盘观测，图左上方即为观测到的月球

什么是月球定标？

常年的工作使得搭载在卫星上的传感器需要定期进行定标，以纠正成像仪辐射响应衰减带来的变化。

月球目标是除了太阳以外，张角最大的地外目标，除了极少数的可分辨的陨石撞击造成的月面状态的改变，可以保证纪元级的稳定特性，因此很适合作为稳定目标对气象卫星开展辐射定标工作。

图为风云二号E星的一次对地成像图，图左上方即为观测到的月球

那么问题又来了，我们每天都能看到月亮，而时刻聚焦在地球上的气象卫星是如何看到月亮的呢？在此之前，我们先说一说月亮自己的故事吧！

月球上有没有嫦娥和月兔呢？

月球的质量和体积都比地球小很多，引力只有地球的六分之一，不足以吸引大气和水。所以月球没有大气层，也没有液态水。由于大气层和水的缺失，月球出现了以下四种奇特的现象：

其一，光无法进行散射，导致月球的天空一片漆黑，即使是白天也能清晰看到点点繁星；月球表面上接近真空状态下，声音是无法传播的；温度调节机制丧失，昼夜温差可达到300°C；其他小天体撞击月球留下众多环形山，使得月球表面凹凸不平。

月亮为何阴晴圆缺？

月球围绕地球公转的周期是27.32天，称作一个恒星月。而月球自转的周期也是27.32天，这神奇的现象并不是巧合，其实在很多卫星与他们围绕的行星之间都产生类似的现象，在天文学上被称为潮汐锁定。由于月球的自转周期与公转周期相同，所以地球上的人永远只能看到相同的半个月球，称作月球正面。

月球不是恒星，不能自主发光，我们能看到月球是因为月球反射了太阳光，地球绕着太阳公转，月球绕着地球公转，月球、地球和太阳三者的相对位置不断发生变化，从而导致我们看到的月球的圆缺形状不断发生变化，即月相变化。

图为2018年1月31日国家卫星气象中心空间天气科普天文台上记录的“超级蓝血月全食”天文奇观

知己知彼，不仅要知道我们气象卫星的轨道讯息，还要了解月球的“作息”规律，才能顺利开展月球的定标工作。

静止气象卫星究竟什么时候才能见到月亮呢？

观测几何计算

月球的轨道平均高度约在三十八万五千米左右，公转周期约在27天。同为地球的卫星，风云四号气象卫星则离地球近很多，它的轨道平均离地球三万六千米，这一设计使得风云四号气象卫星得以和地球同步转动，这也是静止轨道卫星这一名字的由来。

在月球环绕地球公转到一定角度时，月球便有机会和地球同框，出现在风云2号和风云4号气象卫星的视野中了。

而地面站通过计算星历表文件，对卫星、月球、和太阳的位置进行计算后，根据仪器坐标转换矩阵和地、月、卫星的几何关系，预报出月球出现在卫星冷空视场的时间了。

作为极轨卫星的风云三号气象卫星也可以抓拍到各种月相时刻。

“风三娘”所携带的中分辨率光谱成像仪采用固定的角度观测外太空，从中获取卫星的基准电流数据。月亮每月都会闯进这个角度里被“风三娘”瞧见。月亮慢慢地从一侧滑进图像，接着从另一侧溜走。

利用这些数据，“风三娘”既能完成绝对定标，又能对比以往的表现，知晓自身状态的变化。

虽然都可以一饱月球全貌的眼福，但风云气象卫星月球定标的条件相对比较苛刻，首先不同定标模型适用的月相角范围是有限制的，只有月球出现在卫星冷空视场时同时满足条件的影像才能采用。

其实，还有诸多赏月利器

这个视频是利用其他的绕月卫星观测月球的光谱数据所建立的月球网格化辐射亮度模型，该模型可以用于高分辨率卫星的月球辐射定标（模型的分辨率是1度*1度），同时该模型的月球照度可以用于夜间卫星遥感监测，视频记录了全过程月球的明暗变化。

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