遥感如何穿透云雨雾和黑夜，从太空看破地球？
遥感卫星上搭载了遥感传感器，它会接收并分析来自地面的电磁波信号，在遥远的距离下感知地面物体，所以得名遥感。这些卫星一般位于距地400~700千米的高空轨道上。根据接收的电磁波波长不同，遥感可以分为多种不同类型。
可见光遥感接收的电磁波就是可见光，波长一般在0.38~0.76微米之间，只要采用其中三个波段就能合成出一张彩色的图像。
通过观察可以发现，下面这两张照片的清晰度有所区别。
原因之一是它们拍摄时的镜头孔径不一样。
根据以下公式R空间分辨率=a探测器像元间距h轨道高度f焦距R_{空间分辨率}=\frac{a_{探测器像元间距}h_{轨道高度}}{f_{焦距}}R空间分辨率=f焦距a探测器像元间距h轨道高度f焦距=D镜头孔径N光圈值f_{焦距}=D_{镜头孔径}N_{光圈值}f焦距=D镜头孔径N光圈值可知，镜头孔径越大，焦距越长，R值就越小。其中，空间分辨率R是照片中一个像素格对应到地面时的实际长宽，所以R越小，遥感影像就越清晰。
在2021年3月，中国的天问一号探测器传回三张遥感拍摄的火星照片。其中下面的两张黑白照片是通过可见光遥感的全色模式拍摄而成的，把0.38~0.76微米的全部可见光打包混合而成的图像，相比普通的彩色图像，它虽然是黑白的，但其实包含更多的科学信息，清晰度也更高。
不过在强的可见光遥感遇到云雨雾或者黑夜时，也只能两眼一抹黑，此时就需要微波遥感了。
微波的波长在1毫米到1米之间，波长更长、散射更小，在大气中衰减较少，能够穿透云雨雾的限制。
更重要的是微波遥感接收的是自身发射的电磁波，在夜晚也能使用。而负责发射和接收微波微波信号的传感器就是雷达，雷达就是能够发射然后接收一个固定频率的电磁波，根据回波信号的强弱，生成一张如下图所示的灰度图。
其中金属的船只对电磁波反射率更高，回波信号更强，所以呈现出亮灰色。而水体、植被、泥土等反射率更低，呈现出深灰色。
雷达能在各种气候条件下使用，这是雷达最大的优势。为了让雷达更清晰地观测地球，还需要用一些特别的技巧。雷达的分辨率分为距离向分辨率和方位向分辨率，如下图所示。
距离向分辨率是垂直于飞行方向的影像清晰度。根据如下公式，Pg距离向分辨率=τ脉冲宽度c波速2cosΦ俯角P_{g距离向分辨率}=\frac{\tau_{脉冲宽度}c_{波速}}{2cos\Phi_{俯角}}Pg距离向分辨率=2cosΦ俯角τ脉冲宽度c波速脉冲宽度越小，距离向分辨率越小，清晰度就越高。所以只要使用如下这样一枚脉冲调制器，把较宽的回波信号压缩成更窄的信号，就能获得更高的清晰度，称为脉冲压缩技术。
方位向分辨率平行于飞行方向的影像清晰度，它与雷达的孔径有关。根据如下公式，Pa方位向分辨率=λ波长R距目标地物的距离D天线孔径P_{a方位向分辨率}=\frac{\lambda_{波长}R_{距目标地物的距离}}{D_{天线孔径}}Pa方位向分辨率=D天线孔径λ波长R距目标地物的距离孔径越大，方位向分辨率越小，清晰度就越高。所以需要在卫星的运行过程中，让雷达不断地发出电磁波信号，再回收和组合这些信号，就能得到更大的虚拟孔径。这样，雷达就能在体型不变的情况下，获得更高的清晰度，称为合成孔径技术。
利用脉冲压缩技术和合成孔径技术，雷达就能穿透云雨雾和黑夜，24小时全天候观测地球。
除了可见光遥感和微波遥感外，其他类型的遥感卫星也在为人类提供农作物长势监测、森林火灾监测，大气臭氧探测等服务。
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