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在进行了几十年的地面气象观测之后，20世纪初期，人们又开始向高空进军。最初，人们在力所能及的高山地区设立观测站，测定气压、气温、湿度和风的变化情况。后来，施放氢气球观察高空风向的变化和风力的强弱。30年代，人们发明了无线电探空仪，能探测到几千米到几万米高度的气压、温度、湿度和风向风速的连续变化情况。但是，所取得的资料都仅仅是局部地区的。
1960年4月1日，美国发射第一颗实用气象卫星“泰罗斯”一号，随后，前苏联、日本、欧洲航天局、印度中国等都先后拥有了自己的气象卫星。
气象卫星是沿着地球上空特定的轨道运行，采用遥感技术对地球进行气象观测的人造卫星。沿着近极地太阳同步轨道运动的叫“极轨气象卫星”，它在地球上空600～1500千米高度运行，轨道近似圆形，轨道平面和太阳光线保持固定的交角，每隔12小时左右以卫星云图的形式向地面发送一次全球性气象资料。
沿着赤道上空圆形轨道运动的气象卫星叫“地球同步气象卫星”，卫星运行角速度与地球自转角速度相等。相对于地球来讲，卫星始终“静止”在赤道某一经度的上空，所以又叫做“地球静止气象卫星”。它在地球赤道以上35800千米处，俯瞰地球南北50个纬距、东西100个经距的圆形范围内的大气和海洋，大约每半小时以卫星云图形式向地面发送一次气象资料。
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