超震撼 | 地学最前沿的16幅动图

转自:矿业界 微信ID: MiningWorld

导读:

美国航空航天局的两颗遥感监测卫星阿库亚和特拉自2002年以来,每天在不同时间段交替发回地球遥感图片,为科学家监测地球环境变化提供了海量宝贵的数据。本文编译了一部分遥感数据的可视化演示。这些数据距离大部分人的日常生活似乎很遥远,但读读美国著名天文学家卡尔·萨根在关于地球的《暗淡蓝点》里的名言就知道,不尽然。

我们成功地(从外太空)拍到这张照片,细心再看,你会看见一个小点。就是这里,就是我们的家,就是我们。在这点上每个你爱的人、每个你认识的人、每个你曾经听过的人,以及每个曾经存在的人,都在那里过完一生。这里集合了一切的欢喜与苦难,数千个自信的宗教、意识形态以及经济学说,每个猎人和搜寻者、每个英雄和懦夫、每个文明的创造者与毁灭者、每个国王与农夫、每对相恋中的年轻爱侣、每个充满希望的孩子、每对父母、发明家和探险家,每个教授道德的老师、每个贪污政客、每个超级巨星、每个至高无上的领袖、每个人类历史上的圣人与罪人,都住在这里——一粒悬浮在阳光下的微尘。

地球是这个浩瀚宇宙剧院里的一个小小舞台。想想从那些将令们和皇帝们那里溢出的血河,他们的光荣与胜利只为了让他们成为了这一点上一小部分的短暂主宰。想想栖身在这点上一个角落的人正受着万般苦楚,而在几乎不能区分的同一点上的另外一个角落里亦同时栖身了另一批人。他们有多时常发生误解?他们有多渴望杀了对方?他们的敌意有多热烈?

我们的装模作样,我们的自以为是,我们的错觉以为自己在宇宙里的位置有多优越,都被这暗淡的光点所挑战。我们的星球只是在这被漆黑包裹的宇宙里一粒孤单的微粒而已。我们是如此的不起眼——在这浩瀚之中,我们不会从任何地方得到提示去拯救我们自身。

……

一直有人说天文学是令人谦卑,同时也是一种塑造性格的学问。对我来说,希望没有比这张从远处拍摄我们微小世界的照片更好的示范,去展示人类自大的愚蠢。对我来说,这强调了我们应该更加亲切和富同情心地去对待身边的每一个人,同时更加保护和珍惜这暗淡蓝点,这个我们目前所知唯一的家园…

地面传感器告诉我们北半球冬季和夏季大气中二氧化碳水平的升降情况。这个循环和植物、树以及浮游植物的光合活性有关。但如果没有拍自卫星的全球视图,我们就不会看到这些波动会是什么样子。阿库亚卫星上的大气红外探测器(AIRS)测量了地面几千英尺以上的二氧化碳水平。

从一颗卫星拍摄的这张地球照可能为我们了解植物和树的分布情况提供重要线索。但卫星仪器得到的数据可能向我们提供更多信息,其中包括植物在光合作用时从大气吸收多少二氧化碳等。阿库亚和特拉卫星上的中分辨率成像光谱仪测量了这个碳吸收,使科学家可以比较全球的植物生产力。

北极夏季海冰减少的一个关键问题是一个将太阳能量送回太空的白色反射表面的减少。当冰融化,暴露出吸收太阳能量的更暗的海水,就可能加强北极的变暖模式。在最近几十年中,北极气温的上升速度会比地球其他任何地方快两三倍。

照片显示,在美国许多地区,空气质量在最近几年得到改善。特别在近几年,美国宇航局科学家解决了如何测量一种污染物——二氧化碳浓度的难题。他们用奥拉卫星上的臭氧监测仪(OMI)做到这一点。观察这张可视化照片,就会发现美国的空气质量从2005到2011年间得到明显改善。

特拉和阿库亚卫星上的中分辨率成像光谱仪为查明地球上发生的每场大火一天4次扫描地球,在制作全球火灾地图的第15年里,卫星观测到4000多万场大火,彻底改变科学家对火灾出现地点、给生态系统造成怎样的影响、释放到大气中影响气候变化的碳以及影响人类健康的空气质量的了解。

阿库亚并不是第一颗从太空观测海冰的卫星,却是第一颗为我们了解北极冰帽面貌提供如此高分辨率数据的卫星。北极冰帽是一层比美国大陆还要大的漂浮的海冰,每天都在移动和变化。海冰夏季收缩,冬季扩展。在这个周期的每一天中,它都呈现出稍微不同的形状。

照片显示,一座山脉在南极半岛上迅速凸起,冰架冲上它的侧翼。在2002年初的几个月时间内,特拉卫星的中分辨率成像光谱仪观测了其中一个冰架的崩塌和消失,为科学家和全世界提供一张“看到”这个生动现象的鸟瞰图。

从轨道上看,地球边缘是表面上方模糊的蓝色光环。奥拉卫星微波临边探测器等科学仪器观测了这个边缘,得到大气的一个侧景。这张照片使科学家可以逐层测量大气化学。它是监控对臭氧层黑洞的形成起到重要作用的大气气体和评估云团给气候变化造成影响的重要条件。

旗舰卫星上的传感器不仅可以探测野火产生的热量,还可“计算”任何指定时间内全球各地发生的大火数量,还提供10年半的火灾图像和烟羽的测量数据。这些拍自太空的野火照如今已十分常见,但它们上面的传感器却为科学家了解烟雾从起点漂向何处以及烟雾进入大气中的高度提供真实数据。

在未来气候变化将如何展开上依然制造最不确定性的两个变量是云团和被称为浮质的小悬浮粒子。有些云团反射太阳光线,有的则困住向太空释放的热量。同样地,有些浮质散射光,造成冷却效应。科学家已开始用特拉和阿库亚卫星上的中分辨率成像光谱仪连续长期地记录云团和浮质信息。

探索者已取得很大进步,将未知领域的地形绘制成图,制造出山脉、河流、丘陵和平原的详细的地形图。但特拉卫星上的高级星载热发射和反射辐射仪(ASTER)制造的全球数字高程模型将其提升到一个全新水平。高级星载热发射和反射辐射仪收集了两张稍微偏移的地球照。

照片显示,洛杉矶盆地和圣盖博山北端毗邻。高级星载热发射和反射辐射仪的模拟自然色照收集于2006年8月15日,覆盖在高级星载热发射和反射辐射仪的全球数字高程模型上。

特拉和阿库亚卫星上的中分辨率成像光谱仪获得的每日海洋颜色测量值明显改变了科学家对浮游植物、海洋生态系统和全球碳收支间复杂生物和物理关系的理解。

一氧化碳是一种无色无味的污染物,可从野火、车辆排气管和其他人类来源释放出来。一旦进入大气,它就成为地面臭氧的组成成分之一。地面臭氧是一种有助于烟雾形成的有害污染物。特拉上的对流层污染物测量仪(MOPITT)最早致力于一氧化碳来源和全球气体的追踪。

对于监测南极洲上空的臭氧空洞来说,平流层臭氧的卫星测量值是至关重要的。美国国家海洋和大气管理局卫星持续监测平流层臭氧。奥拉卫星上的臭氧监测仪已经见证臭氧空洞的稳定以及最早的缩小迹象。但如今,它正在恢复中。

这是从太空拍摄的完整的地球照。1972年,阿波罗17号太空船的船员带着一部相机前往月球,从很远的地方拍摄了地球照。2002年,美国宇航局科学家和插图家用自然色将全新数据缝合在一起。这个杰作成为新世纪最有标志性的地球照之一。

原文发布于微信公众号 - 大数据文摘(BigDataDigest)

原文发表时间:2015-09-21

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