地學最前沿的16幅動圖

轉自:礦業界ID: MiningWorld

導讀：

美國航空航天局的兩顆遙感監測衛星阿庫亞和特拉自2002年以來，每天在不同時間段交替發回地球遙感圖片，為科學家監測地球環境變化提供了海量寶貴的數據。本文編譯了一部分遙感數據的可視化演示。這些數據距離大部分人的日常生活似乎很遙遠，但讀讀美國著名天文學家卡爾·薩根在關於地球的《暗淡藍點》里的名言就知道，不盡然。

我們成功地（從外太空）拍到這張照片，細心再看，你會看見一個小點。就是這裡，就是我們的家，就是我們。在這點上每個你愛的人、每個你認識的人、每個你曾經聽過的人，以及每個曾經存在的人，都在那裡過完一生。這裡集合了一切的歡喜與苦難，數千個自信的宗教、意識形態以及經濟學說，每個獵人和搜尋者、每個英雄和懦夫、每個文明的創造者與毀滅者、每個國王與農夫、每對相戀中的年輕愛侶、每個充滿希望的孩子、每對父母、發明家和探險家，每個教授道德的老師、每個貪污政客、每個超級巨星、每個至高無上的領袖、每個人類歷史上的聖人與罪人，都住在這裡——一粒懸浮在陽光下的微塵。

地球是這個浩瀚宇宙劇院里的一個小小舞台。想想從那些將令們和皇帝們那裡溢出的血河，他們的光榮與勝利只為了讓他們成為了這一點上一小部分的短暫主宰。想想棲身在這點上一個角落的人正受著萬般苦楚，而在幾乎不能區分的同一點上的另外一個角落裡亦同時棲身了另一批人。他們有多時常發生誤解？他們有多渴望殺了對方？他們的敵意有多熱烈？

我們的裝模作樣，我們的自以為是，我們的錯覺以為自己在宇宙里的位置有多優越，都被這暗淡的光點所挑戰。我們的星球只是在這被漆黑包裹的宇宙里一粒孤單的微粒而已。我們是如此的不起眼——在這浩瀚之中，我們不會從任何地方得到提示去拯救我們自身。

……

一直有人說天文學是令人謙卑，同時也是一種塑造性格的學問。對我來說，希望沒有比這張從遠處拍攝我們微小世界的照片更好的示範，去展示人類自大的愚蠢。對我來說，這強調了我們應該更加親切和富同情心地去對待身邊的每一個人，同時更加保護和珍惜這暗淡藍點，這個我們目前所知唯一的家園…

地面感測器告訴我們北半球冬季和夏季大氣中二氧化碳水平的升降情況。這個循環和植物、樹以及浮游植物的光合活性有關。但如果沒有拍自衛星的全球視圖，我們就不會看到這些波動會是什麼樣子。阿庫亞衛星上的大氣紅外探測器（AIRS）測量了地面幾千英尺以上的二氧化碳水平。

從一顆衛星拍攝的這張地球照可能為我們了解植物和樹的分布情況提供重要線索。但衛星儀器得到的數據可能向我們提供更多信息，其中包括植物在光合作用時從大氣吸收多少二氧化碳等。阿庫亞和特拉衛星上的中解析度成像光譜儀測量了這個碳吸收，使科學家可以比較全球的植物生產力。

北極夏季海冰減少的一個關鍵問題是一個將太陽能量送回太空的白色反射表面的減少。當冰融化，暴露出吸收太陽能量的更暗的海水，就可能加強北極的變暖模式。在最近幾十年中，北極氣溫的上升速度會比地球其他任何地方快兩三倍。

照片顯示，在美國許多地區，空氣質量在最近幾年得到改善。特別在近幾年，美國宇航局科學家解決了如何測量一種污染物——二氧化碳濃度的難題。他們用奧拉衛星上的臭氧監測儀（OMI）做到這一點。觀察這張可視化照片，就會發現美國的空氣質量從2005到2011年間得到明顯改善。

特拉和阿庫亞衛星上的中解析度成像光譜儀為查明地球上發生的每場大火一天4次掃描地球，在製作全球火災地圖的第15年里，衛星觀測到4000多萬場大火，徹底改變科學家對火災出現地點、給生態系統造成怎樣的影響、釋放到大氣中影響氣候變化的碳以及影響人類健康的空氣質量的了解。

阿庫亞並不是第一顆從太空觀測海冰的衛星，卻是第一顆為我們了解北極冰帽面貌提供如此高解析度數據的衛星。北極冰帽是一層比美國大陸還要大的漂浮的海冰，每天都在移動和變化。海冰夏季收縮，冬季擴展。在這個周期的每一天中，它都呈現出稍微不同的形狀。

照片顯示，一座山脈在南極半島上迅速凸起，冰架衝上它的側翼。在2002年初的幾個月時間內，特拉衛星的中解析度成像光譜儀觀測了其中一個冰架的崩塌和消失，為科學家和全世界提供一張「看到」這個生動現象的鳥瞰圖。

從軌道上看，地球邊緣是表面上方模糊的藍色光環。奧拉衛星微波臨邊探測器等科學儀器觀測了這個邊緣，得到大氣的一個側景。這張照片使科學家可以逐層測量大氣化學。它是監控對臭氧層黑洞的形成起到重要作用的大氣氣體和評估雲團給氣候變化造成影響的重要條件。

旗艦衛星上的感測器不僅可以探測野火產生的熱量，還可「計算」任何指定時間內全球各地發生的大火數量，還提供10年半的火災圖像和煙羽的測量數據。這些拍自太空的野火照如今已十分常見，但它們上面的感測器卻為科學家了解煙霧從起點漂向何處以及煙霧進入大氣中的高度提供真實數據。

在未來氣候變化將如何展開上依然製造最不確定性的兩個變數是雲團和被稱為浮質的小懸浮粒子。有些雲團反射太陽光線，有的則困住向太空釋放的熱量。同樣地，有些浮質散射光，造成冷卻效應。科學家已開始用特拉和阿庫亞衛星上的中解析度成像光譜儀連續長期地記錄雲團和浮質信息。

探索者已取得很大進步，將未知領域的地形繪製成圖，製造出山脈、河流、丘陵和平原的詳細的地形圖。但特拉衛星上的高級星載熱發射和反射輻射儀（ASTER）製造的全球數字高程模型將其提升到一個全新水平。高級星載熱發射和反射輻射儀收集了兩張稍微偏移的地球照。

照片顯示，洛杉磯盆地和聖蓋博山北端毗鄰。高級星載熱發射和反射輻射儀的模擬自然色照收集於2006年8月15日，覆蓋在高級星載熱發射和反射輻射儀的全球數字高程模型上。

特拉和阿庫亞衛星上的中解析度成像光譜儀獲得的每日海洋顏色測量值明顯改變了科學家對浮游植物、海洋生態系統和全球碳收支間複雜生物和物理關係的理解。

一氧化碳是一種無色無味的污染物，可從野火、車輛排氣管和其他人類來源釋放出來。一旦進入大氣，它就成為地面臭氧的組成成分之一。地面臭氧是一種有助於煙霧形成的有害污染物。特拉上的對流層污染物測量儀（MOPITT）最早致力於一氧化碳來源和全球氣體的追蹤。

對於監測南極洲上空的臭氧空洞來說，平流層臭氧的衛星測量值是至關重要的。美國國家海洋和大氣管理局衛星持續監測平流層臭氧。奧拉衛星上的臭氧監測儀已經見證臭氧空洞的穩定以及最早的縮小跡象。但如今，它正在恢復中。

這是從太空拍攝的完整的地球照。1972年，阿波羅17號太空船的船員帶著一部相機前往月球，從很遠的地方拍攝了地球照。2002年，美國宇航局科學家和插圖家用自然色將全新數據縫合在一起。這個傑作成為新世紀最有標誌性的地球照之一。

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