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英媒:50 年的气候变化如何从太空改变“蓝色弹珠”地球的面貌

How 50 years of climate change has changed the face of the 'Blue Marble' from space

美国宇航局“蓝色弹珠”照片,将整个地球与 50 年后拍摄的新照片并排展示(图片来源:美国宇航局)美国宇航局

“蓝色弹珠”是第一张地球全景照片,也是唯一一张由人类拍摄的照片。五十年后,新的地球图像揭示了地球表面的可见变化。

“我告诉你,”阿波罗 17 号冲向月球时,宇航员哈里森施密特说道,“如果太空中曾经有一块脆弱的蓝色物体,那就是现在的地球。”

1972年12月7日,星期四,人类第一次看到了整个地球。那一刻,名为“蓝色弹珠”的照片被拍摄下来——它改变了我们看待世界的方式。

“鲍勃,我能看到南加州的灯光了,”飞行约一个半小时后,施密特对地面控制中心说道。“地球上的星空正在与天空争奇斗艳。”

阿波罗 17 号机组人员——指令长尤金·塞尔南、指令舱驾驶员罗纳德·埃文斯和登月舱驾驶员哈里森·“杰克”·施密特——在前往太空执行最后一次载人登月任务时,看着他们的家园渐渐远去。

它也没有任何支撑。它就在那里,独自存在着——尤金·塞尔南

塞尔南回望地球,评论道:“这些云看起来非常有艺术感,非常美丽。有些云顺时针旋转……但看起来……非常薄,你可以……透过云层看到下面蓝色的水。”

这幅永恒的照片展现了我们星球的美丽与脆弱——它在浩瀚的宇宙中漂浮不定,迄今为止我们还没有发现任何生命迹象。但我们的星球也在经历巨大的变化。移动大陆的地壳运动速度太慢,我们的眼睛无法察觉。然而,另一种力量——人类自身——正在以我们肉眼可见的速度重塑我们的星球。城市化、森林砍伐、污染和温室气体排放正在改变地球的面貌。那么,自这张标志性照片拍摄以来的50年里,地球这颗蓝色弹珠发生了哪些变化呢?

宇航员们互相传递相机,在整个月球之旅中拍摄照片(图片来源:美国宇航局)美国宇航局

蓝色弹珠号的第一批照片是由机组人员拍摄的,他们将机载相机——装有 70 毫米柯达胶卷的手持模拟哈苏 500 EL相机——在他们之间传递,被从太空看到的地球景象迷住了。

华盛顿特区史密森尼国家航空航天博物馆馆长詹妮弗·勒瓦瑟 (Jennifer Levasseur) 表示:“用哈苏相机拍摄的所有图像都非常清晰明亮。”

她补充说,这台相机是专门为太空使用而改装的。胶水、润滑剂、活动部件和电池在太空极端的冷热环境下都可能出现问题或失效。相机还配备了一个方形的大快门释放按钮,方便宇航员在穿着笨重的宇航服时使用。

“另一个重大改进是移除了取景屏——因为它是一块额外的玻璃,”勒瓦瑟说。宇航员们“必须学会在什么都看不见的情况下拍照,”她说。“没有取景器,你就看不到自己在拍什么。”

云朵在蓝色海洋上空盘旋,这是阿波罗 17 号宇航员在第二次飞越非洲并继续飞往月球后拍摄到的(图片来源:美国宇航局)

勒瓦瑟说,拍摄照片是经过精心策划的,并被写入了任务计划。“他们知道之前的发射无法拍到整个地球,但这次,整个地球将被阳光完全照亮。”

飞行大约5小时20分钟后,机组人员第一次看到了整个星球。机组人员开始准备睡觉,拉上睡袋。这是他们发射以来第一次休息。

“我想,我们现在看到的地球景象,是我们有史以来看到的最完整的地球景象了,”塞尔南说。“鲍勃,正是这种景象让你永远难以忘怀……它没有任何束缚。它就在那里,独自存在着。”

蓝色弹珠图像是在 距离地球约29,000 公里(18,000 英里)处拍摄的,当时太阳从阿波罗 17 号后面照亮了地球。

飞行了将近六个小时后,施密特笑了。“看地球,尤其是南极洲,最大的问题是太亮了,”他说,“所以我得戴着太阳镜,用单筒望远镜看。”

回到家乡,德克萨斯州休斯顿的约翰逊航天中心已近凌晨5点,地面控制中心一片寂静。“鲍勃,我没有吵醒你吧?”施密特问道。“继续说吧,我们在听。”太空舱通讯器里传来声音。就这样,通话持续了很长时间,机组人员描述着飘过海洋和家乡大陆的云层。

之前的阿波罗任务拍摄到的地球部分被阴影遮挡。例如,影响深远的《地出》照片展现了地球从月球后方升起的景象。在此之前,我们对地球的视角一直是碎片化的,没有真正的方法能够完整地展现地球。

1972 年《蓝色弹珠》的原始幻灯片胶片被小心地保存在美国宇航局的约翰逊航天中心(图片来源:美国宇航局)

突然间,地球在阳光下熠熠生辉,呈现出一个美丽闪亮的蓝色球体,充满生机,孤零零地矗立在浩瀚的太空中。因此,这张照片被认为对人类的影响比历史上任何其他照片都要大。

“如果你看不见某个东西,就很难想象它的存在,”英国朴茨茅斯大学气候科学家尼克·佩平说道。“我想,我们所有从小就被这种景象所熏陶的人,可能很难想象我们不知道地球是什么样子的时代。这是我们第一次能够真正从太空回望,看到我们的家园——人们突然意识到,这不仅是一件奇妙的事情,也是一个我们赖以生存的固定系统。”

这幅图像展现了从地中海地区到南极洲冰盖的地球景象。厚厚的云层笼罩着南半球,几乎可以看到整个非洲海岸线。

美国宇航局正式将这张照片归功于全体工作人员。我们或许永远无法得知究竟是谁拍摄了这张照片,但据报道,这张照片是有史以来被复制次数最多的照片之一。

即使在探索月球时,阿波罗 17 号机组人员也确保拍摄更多地球家园的照片(图片来源:美国宇航局)

2022年12月7日格林尼治标准时间7:39,也就是拍摄第一张照片50年后, 一颗绕地球运行一百万英里的卫星拍摄到了一颗新的“蓝色弹珠” 。这次,一组间隔15分钟拍摄的12张照片,揭示了地球表面50年来全球变暖造成的显著变化。

两次观测间隔50年,最显著的差异之一是南极冰盖面积的明显缩小。“你可以看到冰冻圈的缩小——冰盖的缩小和积雪的消融,”佩平说道。他认为,这是气候变化的一个重要指标。

他补充道,撒哈拉沙漠面积也在扩大,而雨林“正在进一步向南退缩”。研究表明,与撒哈拉沙漠接壤的广阔萨赫勒地区的树木覆盖率正在显著下降。“在这张[新]图像上,你能看到的主要现象是森林砍伐和植被丧失”,因为地球的土地覆盖正在从绿地变成沙漠。

新的“蓝色弹珠”是从一百万英里之外拍摄的(图片来源:Nasa Epic)

这些照片是由美国宇航局的地球多色成像相机 (Epic)拍摄的,自 2015 年以来,该相机每天对地球阳光照射的一侧进行 13 至 22 次成像。该卫星位于第一拉格朗日点,即太阳和地球之间的平衡点,距离地球一百万英里。

美国宇航局深空气候观测站(Dscovr)卫星任务副项目科学家亚历山大·马沙克说,从四月中旬到十月中旬,大约每小时拍摄一张地球照片,一年中其他时间则每两小时拍摄一张。该相机搭载在卫星上。

“就‘蓝色弹珠’而言,在50周年纪念之际,我们决定每隔15分钟拍摄一次相同的图像。所以,地球在15分钟内大概旋转了100公里(62英里),”马尔沙克说。他补充道,得益于科技的进步,“我们可以看到同样的图像,但质量要好得多”,即使在百万英里之外也是如此。

“我们能看到的远不止这些,”马尔沙克补充道。“我们用10种波长拍摄图像,从紫外线到近红外线。从这些图像中,我们可以获取臭氧、云层和水的属性,以及云层的高度和位置。我们可以观察气溶胶的属性、颗粒的大小和数量。我们甚至可以利用太阳的反光,获取云层中冰晶的形状。我们可以查看它们是水平排列还是随机排列。”

这里我们看到的地球与原始蓝色弹珠图片的角度不同,这张照片是 Epic 在不同时间(2025 年 4 月 14 日)拍摄的(图片来源:Nasa Epic)

马沙克说:“我们获取了地球上树叶数量的数据,不仅如此,还获取了直接受太阳照射的树叶数量的数据。” 这些数据与海洋表面颜色的观测结果相结合,可以帮助研究人员确定地球上所有光合作用的速率。

马沙克说,Dscovr 项目运行的时间还不够长,无法得出任何明确的结论,但他们开始收集数据,这些数据将为了解世界如何变化提供新的见解,例如云量和高度、反射率和植被覆盖的变化。

自50年前第一张地球全图发布以来,地球表面发生的变化还包括人类发展和活动的数量。虽然在这些地球日照面的图像中看不到,但其他卫星正在监测地球阴暗面可见的光亮。这些图像显示了各大洲城市扩张的急剧扩张,以及地球海洋航运活动的频繁。夜间,野火也会在大片土地上燃烧,其发生频率在过去20年里翻了一番。

它与自然界的其他部分截然不同。在漆黑的太空中,它显得格外明亮,你看到的地球就像一个巨大的、美丽的蓝点。——海伦·沙曼

早在1972年,“蓝色弹珠”就引发了人们对人类在宇宙中位置的大规模反思。宇航员们从太空观察地球时,报告了一种深刻的敬畏之感,一种互联互通、环境意识以及自我超越的感觉。这被称为“总观效应”。

在浩瀚无垠的太空中,地球的壮丽之美令人震撼。这种强烈的敬畏之感已被发现会引发思维的根本性转变,这是一种认知上的重新调整,也被称为“适应需求”,因为人们会尝试处理新的感知信息。

“惊艳——简直——哇!”英国首位宇航员海伦·沙曼如此描述她第一次从太空看到的地球景象。那是1991年,这位27岁的化学家刚刚从哈萨克斯坦升空,前往苏联和平号空间站。

海伦·沙曼在和平号空间站上进行实验(图片来源:海伦·沙曼)

“联盟号飞船上有两扇窗户,”她说。“坐在中间的指挥官没有窗户。但研究宇航员(我的工作)和飞行工程师——我们都有窗户。我坐在右边,飞行工程师坐在左边。发射时,飞船稍微向地球倾斜了一下,光线立刻从那扇窗户射了进来。”

沙曼描述了她眼中的地球弧形,以及“绚丽的蓝色海洋”、洁白的云朵和头顶的黑色太空。她说,地球仿佛自带光芒。“太阳的角度很低,所以它会在海面上反射,然后再反射回云层——再从下面的云层反射到地球上。然后,光线升起,感觉就像地球有了自己的光源。”

她将这种颜色比作“文艺复兴时期绘画中的群青色”。“它与自然界的其他颜色截然不同。在漆黑的太空中,它显得格外明亮,你看到的地球就像一个巨大的、美丽的蓝点。”

然后,当她的眼睛开始适应太空的黑暗时,数十亿颗星星出现在她眼前。“我们知道,仅在银河系的一小部分就可能包含数十亿颗恒星,甚至数万亿颗。我们认为宇宙中可能存在多达几万亿个星系。这[让你]意识到地球的渺小。”

沙曼一下子涌现出这些矛盾的想法。“我们的大气层如此稀薄。大部分生命赖以生存的顶层,很容易就被抹去。” 但另一方面,她补充道:“地球并非宇宙的焦点。”

直到今天,沙曼仍然梦想着“漂浮在其中一个舱室里,停在窗边,与其他宇航员一起向外眺望”。 她说,从太空观察地球的经历“彻底改变了我的生活重心”。“最重要的是人。当然,还有维持地球运转所需的环境和生态。”

美国宇航局地球多色成像相机(Epic)拍摄到的月球在充满阳光的地球圆盘前方经过的景象(图片来源:Nasa Epic)

专家表示,总观效应比其他令人敬畏的现象更持久、更强烈。蓝色弹珠首次让全人类有机会在某种程度上体验到这种现象。事实上,研究表明,即使双脚踏实地,你也能体验到总观效应。

和《地出》一样,蓝色弹珠图像也成为了环保运动的象征。它展现了地球需要全球范围的保护。

蓝色弹珠被用来阐释20世纪六七十年代发展起来的盖亚假说。 该假说认为,地球及其生物系统如同一个巨大的整体,处于一种微妙的平衡状态。尽管科学家对此存在争议,但该理论开创了一种整体的地球科学方法。

这幅图像也成为了团结的象征,因为我们第一次看到了地球,不再像地图上那样,被人类想象的界限所分割。“蓝色弹珠” 被“地球之友” 等活动组织和“地球日”等活动采用。在此之前,环保宣传图片通常关注污染或濒危物种。

这张照片出现在 邮票上,并出现在美国前副总统阿尔·戈尔的纪录片 《难以忽视的真相》的开场片段中,并激发了人们对地球系统的研究,从而建立了气候研究机构,例如总部位于德国慕尼黑的马克斯·普朗克研究所。

尼克·佩平 (Nick Pepin) 站在乞力马扎罗山顶峰的火山口上,毗邻海拔 5,800 米(19,030 英尺)的北部冰原悬崖,悬崖迅速后退(图片来源:Simon Mtuy)

佩平将1972年和2022年的“蓝色弹珠”照片并排对比,描述了地球“躁动的大气层”。两张照片中都可以看到雨林绿色区域上方形成的云层,展现了森林与雨水之间密不可分的联系。“如果你观察[中部]非洲,你会发现大部分云层,尤其是在早期[照片]上,都相当斑驳,这表明有雷暴。而如果你再往北走,看看撒哈拉沙漠,你会发现那里没有云。”

“当你从高处俯瞰时,你会看到所有的联系,以及各个区域之间的整体关系,”佩平说。“例如,乞力马扎罗山从草地升起,山顶覆盖着积雪。如果你住在山坡上,你可能不知道山顶有积雪,也不知道这些区域之间联系的重要性。”

他说,像这样从太空看地球,“会让你体会到生态系统不同部分之间的相互联系”。佩平说:“如果你只看到自己那部分,你可能会认为环境问题只发生在其他地方,并认为‘这不是我的问题’。”

然而,他表示,限制在于规模。“你会失去细节。两者缺一不可。你还需要实地验证(在现场验证信息)。”

刚果的云层和雨林有着千丝万缕的联系(图片来源:美国宇航局)

然而,勒瓦瑟表示,这两张照片之间存在“巨大的根本区别”。“一张是人拍的,另一张不是。所以效果不一样。这主要是因为那里根本没人。”

勒瓦瑟尔期待着下一次载人登月任务——计划于2026年执行的阿尔忒弥斯二号——带回的照片。“在我看来,除非人类再次离开地球,否则不会再拍到完整的地球照片了。1972年我还没有出生。知道有人从那么遥远的地方注视着我们,这将是一个重要的时刻。”

“尽管我们喜欢把卫星看作是我们的替代品,”她说,“但我知道摄像机后面有一个人,所以它有一些不同之处,而且永远都会有。”

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