空中看地震（一）
小編的話：根據《科技日報》1月4日報道:我國地震立體觀測體系天基觀測平台的首顆衛星張衡一號2月將從酒泉衛星發射中心升空，它的發射將使我國實現從太空里「看」地震。為了解衛星和地震的關係，《上天入地》科普公眾號將分幾期介紹「空中看地震」。
空間探測、遙感和地震
地球是一個系統，其外部包括外層空間（或太空）、磁層、電離層、（中性）大氣層、水圈、生物圈；內部包括地殼、地幔和地核等。地球科學主要是研究各個圈層相互作用、地球災害致災原理和人類活動對地球的影響。地震是地球內部發生的的一個自然想像，從空中看地震，就是研究地震和地球各個圈層的相互作用，從空間觀測和遙感來研究減輕地震災害。這也是張衡一號電磁衛星的科學使命。
1、地震怎麼是怎麼發生的？
地震又稱地動、地振動，是地殼快速釋放能量過程中造成的振動、期間會產生地震波的一種自然現象。地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，造成板塊邊緣及板塊內部產生錯動和破裂，是引起地震的主要原因。由於岩層斷裂，發生變位錯動，在地質構造上發生巨大變化而產生的地震，所以叫做構造地震。世界上發生的絕大部分地震是由於活動斷層運動引起的構造地震。
圖1 地震的發生
2、什麼是遙感？
遙感是應用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的光學和電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特徵性質及其變化的綜合性探測技術。遙感是對地觀測的綜合性技術，它需要一整套的技術裝備，又需要信息獲取和處理及應用，遙感系統一般主要由以下四大部分組成：
信息源信息源是遙感需要對其進行探測的目標物。任何目標物都具有反射、吸收、透射及輻射光學和電磁波的特性，當目標物與光學和電磁波發生相互作用時會形成目標物的光學和電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的依據。
信息獲取運用遙感技術裝備接受、記錄目標物光學和電磁波特性的探測過程。信息獲取所採用裝備主要包括遙感平台和感測器。遙感平台是用來搭載感測器的運載工具，常用的有氣球、飛機和人造衛星等。感測器是用來探測目標物電磁波特性的儀器設備，常用的有可見光和紅外線照相機、掃描儀和成像雷達等。
信息處理是所獲取的遙感信息進行校正、分析和解譯處理，找出被探測目標物的影像特徵，依據特徵從識別並提取所需的有用信息。
信息應用是指將遙感信息應用到各個領域的使用。遙感信息作為地理信息系統的數據源，應用於各個行業。主要的應用于軍事、農業、環境監測、資源調查、地質礦產勘探、測繪、城市建設、防災減災。
3、什麼是空間探測？
空間探測（space exploration），指的是對地球高層大氣和外層空間所進行的探測。它是以探空火箭、人造地球衛星、人造行星和宇宙飛船等飛行器為主，與地面觀測台站網相配合構成完整的探測系統。空間探測主要了解太陽系的起源、演變和現狀。通過對太陽系內的各主要行星的比較研究進一步認識地球環境的形成和演變，了解地球各個圈層的相互作用及地球環境的變化。空間探測主要探測中性粒子、高能帶電粒子、等離子體、微流星體、磁場和電場。
大氣主要由中性原子和分子組成，在行星際空間也存在少數的中性粒子，空間存在大量的電子、質子和重離子等高能粒子。空間的絕大部分物質以等離子體形式存在，電離層、太陽風等都由等離子體組成，磁層中也有幾個等離子體密集區使用儀器探測空間電離層和等離子體。在太陽系內，除大量較大的星體外，還存在大量顆粒狀的微小物質，但它們速度一般都很高。空間各個區域磁場強度相差很大，如地球表面的磁場強度比行星際空間強幾個數量級。但由於空間等離子體有很高的電導率，因此也會產生空間電場。探測空間這些物質和物理場對於地球觀測具有重要意義。
圖2 衛星遙感與探測
4、空間遙感和探測與地震的關係？
自從人造地球衛星上天，遙感的重要任務就是從空中看地球。當然從學術上來講就是空間對地觀測。20世紀70年代末期衛星遙感技術的初步應用，就是利用光學遙感來觀察地球上的地質構造構造，監測地震災害，特別是大地震後從空中遙感照片上解譯地震災情，為地震應急救援提供遙感數據。20世紀80年代末期GPS應用於地殼形變監測，紅外遙感信息監測地面的溫度變化被用於研究大地震和紅外遙感之間的關係。20世紀90年代中期干涉雷達技術可以通過觀測大地震而應用於地震同震形變研究。21世紀初面向地震行業需求，全面開展衛星電磁、電離層和地震的關係術研究，多源多種遙感技術在地震應用迅速發展。十一五期間，中國地震局全面結合防震減災的要求，開展了源遙感在地震減災和空間技術應用研。
十二五期間我國開始電磁監測試驗衛星研製，實施了空間地震遙感和監測地震應急示範工程，開展了衛星遙感地震定量研究應用。我國空間監測和探測地震技術創新進入了快車道。當前我國正開航「天地一體化」防震減災立體綜合觀測，衛星地震工程建設。地震電磁監測衛星發射在即。
圖3 空間遙感探測地震技術應用示意圖
由上圖看出，空間遙感和探測已經與地震行業的震害防禦、監測預報、應急救援三大體系緊密結合起來，它將助力人類應對地震災害的全過程。
我國即將發射的首顆地震電磁探測衛星，將在空間探測電磁場、高能粒子、電離層等方面為研究地球固體層和地球大氣層及空間層的相互作用，促進地球科學的新發現，進而為地震科學的空地關係創新，推進地震監測預報和防震減災做出貢獻。
CGI-KP2018003
TAG:上天入地 |