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  世界上第一顆氣象衛星是1959年2月17日發射的先鋒2號衛星,它本來是打算被用來觀察雲的,但它的自轉軸不穩定,因此它的資料無法被利用。  世界上第一顆成功的氣象衛星是美國國家航空航天局1960年4月1日發射的TIROS 1號衛星,TIROS一共執行了78天,它的成功為以後的氣象衛星鋪平了道路。

  氣象衛星大致可以分兩類:同步衛星和極軌衛星。

  同步氣象衛星在距赤道海平面35,786公里高之地球靜止軌道處環繞地球。它的軌道可以使它環繞地球的公轉週期與地球的自轉週期相等,因此它可以不斷地向地面輸送地球表面一個地區的可見光和紅外線圖片。一般新聞報道使用的圖片都是同步衛星的圖片。  目前正在執行的同步氣象衛星有中國的風雲2號和4號,美國的GOES 11和GOES 12、日本的MTSTAT 1R。GOES 12位於75°W,亞馬遜河上,主要為美國提供氣象資訊。GOES 11位於135°W,太平洋東部。MTSTAT 1R位於140°E。歐洲人使用大西洋上的METEOSAT 6、METEOSAT 7和METEOSAT 8以及印度洋上的METEOSAT 5。俄羅斯的同步氣象衛星位於莫斯科南部的赤道上,稱為GOMS。印度也有用於觀測氣象的同步衛星。

  極軌衛星在離地面720至800公里的軌道上執行,它們的軌道通過地球的南北極,而且它們的軌道是與太陽同步的,也就是說,它們每天兩次飛越地球表面上的一個點,而且總是在同一個鐘點。美國、中國、印度和俄羅斯擁有極軌氣象衛星。  氣象衛星的圖象對於外行者來說也是很容易理解的,雲、雲的系統、冷暖鋒、颱風、湖泊、森林、山脈、冰雪、火災、煙霧、油跡等汙染現象都一目瞭然。假如把一系列的照片連到一起看雲的變化和發展,那麼連風都可以看到。  有經驗的專業人員可以分析氣象衛星的紅外線圖象,通過它他們可以確定雲的高度和型別、計算地面和水面的溫度,他們可以確定海面的汙染、潮汐和海流。對航海業來說,海流的資訊是非常重要的,因為他們依此可以制訂省油的航線。漁民和農民希望知道地面或海面的溫度,來保護他們的作物受凍或提高他們的捕獲量。連厄爾尼諾現象都可以被轉化成圖象。紅外線圖片測量地面的溫度,可以用來預報火災發生的可能性。一般這些紅外線圖象是灰色的,但通過計算機處理它們可以變成多色的,來提高它們的對比度。  觀察山上的冰雪情況可以提供年內河流供水的情報,為防汛和灌溉提供寶貴的預報。除此之外海面上冰山的情況對航海業來說也是非常重要的。對海流的觀察還可以提供對洩露油毯的發展的預報。  氣象衛星對沙暴的觀察對人類對這個現象的理解和預報起了非常重要的作用。比如每年春天中國的沙暴可以一直跨越太平洋到達美國。在非洲每年夏季大量撒哈拉沙漠的沙暴被刮進大西洋,有時可以到達南美洲。  世界上目前解析度最高的氣象衛星是美國國防部的氣象衛星DMSP。它的飛行高度是720公里。它可以分辨出地面上油車大小的物體。而且它可以在夜裡拍可見光的照片,它利用的是月光來照明。它拍的城市燈光、火山爆發、大火、閃電、流星、油田和極光的照片是非常動人的。這些圖片可以用來計算一個地區使用能源的量。天文學家用它們來確定一個觀察點的光汙染程度。
氣象衛星是人造衛星的一種,其主要作用是觀察和監視地球的氣象和氣候。