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人眼所见的大气层是透明的,看不到大气层的变化,更看不到有多少有害气体如鬼魅般潜伏在大气层中,伺机而动。
天宫二号有一对“天眼”,不仅能看到人眼可见的可见光,还能将视野扩大到人眼无法到达的紫外光。 在“天眼”的注视下,一切都是无形的。
“臭氧层在地球上空形成了一把保护伞,直接过滤掉太阳光中99%的紫外线可见光纤光谱仪,有效防止地球生物受到紫外线的伤害,但也正是这层臭氧阻止了紫外线仪器探测地面臭氧层以上的大气,因此需要在地球上安装认识大气的“天眼”——紫外临边成像光谱仪,对地球大气进行“层析”探测和研究在太空。” 紫外临边成像光谱仪总设计师、中科院长春光机所研究员王树荣向《中国科学报》记者介绍。
王树荣说,通过“天眼”,我们可以看到整个大气层的密度,臭氧、气溶胶、有害气体等的垂直分布和变化,同时监测大气层的状态和扰动情况。中间的气氛。 与地球天气气候的关系,以及对全球环境变化的观测。
天宫二号上有两个“天眼”可见光纤光谱仪,一个叫“前”,一个叫“环”,同时探测地球大气层的最低点和边缘。
王书荣打了个比方:如果把大气比作美丽的风景,天底观测就像一只鸟在头顶盘旋,能看到的是轮廓和总量,而肢体观测则相当于仪器和地球边缘的大气层。 并肩而立,细细品味其层次之美。
“前向天眼”具有紫外-可见-近红外大气临边成像光谱探测功能,可以切片探测地球边缘大气,反映大气痕量气体的垂直分布信息,获得较高的垂直分辨率。 “环形天眼”具有多方位同时探测天底大气和边缘大气的功能。 通过反演计算,可以获得大气痕量气体的多向时空分布,进而为大气环境监测和大气科学研究提供服务。
目前,国际上现有的紫外临边检测仪器大多为单一方向(前向),也有的具有前向和侧向。 然而,这些检测的明显局限性在于只能获取非常窄的航迹上的数据,相邻航迹之间存在巨大差距,全局覆盖的时空表征较差,无法获得密集的时空覆盖, 无法揭示中小规模变化的特征。 犹如管中窥豹,只见一斑,不知全貌。
天宫二号紫外临边成像光谱仪结合“前向”和“环形”探测,实现了垂直于地面的天底探测和地球切线方向临边的多方位探测组合和反演对比。 地球大气多方位、高光谱、多时空分辨率观测,实现了比一般临边探测更高水平的层析反演,属国际首创。
《中国科学杂志》(2016-09-16第2版专刊)
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