震撼宇航员地球照片中的7个科学课件

震撼宇航员地球照片中的7个科学课件(图1)

阿提米斯二号宇航员飞向月球途中,地球的景象。

当你读到这篇文章时,阿耳忒弥斯二号任务的宇航员已经比地球更靠近月球了。在绕月飞行的过程中,他们将进行测试,为未来的月球任务做准备,同时还将看到人类从未见过的月球部分。在飞向月球途中,宇航员雷德·威森从“奥利恩”飞船拍摄到了上图这幅标志性照片。我们此刻都坐在那颗星球上。这应该让你停下思考。它让我想起,在世界各地人们庆祝复活节这一天,所有值得感恩的事物。这也激励我深入研究这张照片,揭示其中七个隐藏的科学启示。

震撼宇航员地球照片中的7个科学课件(图2)

北极地区的极光。

起初很难察觉,但这张照片捕捉到了两极附近的极光。为了观察北极地区的极光,我对上图中的区域进行了放大。你是否看到了那片淡淡的绿色特征,仿佛像洋葱皮一样环绕着地球?这就是北极光,也称北半球极光。“极光是色彩斑斓、动态且视觉上精致的太阳与地球之间粒子和磁场相互作用所形成的复杂现象,被称为空间天气,”NASA官网写道。如果你仔细查看原始图像,还能看到南极附近也有南半球极光。

震撼宇航员地球照片中的7个科学课件(图3)

作为一名大气科学家,我经常思考大气问题。我们生活其中,天气也源于大气。平流层还能保护我们免受太阳发出的有害紫外线辐射。当我们仰望天空或乘坐飞机时,大气看起来似乎相当厚实,但从人类的视角来看是这样的。实际上,与地球的规模相比,大气层却非常稀薄。

地球是一个直径约为8000英里的球体,大气层的厚度大约为60英里,NASA表示。该航天机构网站继续写道:“如果将地球比作一个篮球,那么大气层的厚度就可以用一层薄塑料薄膜包裹在球体上进行模拟。” 这层极薄的大气被地球引力束缚,并处于流体状态。这种流体在时空中的变化决定了我们的天气过程。照片中清晰地展示了若干天气和云层过程。

我还在照片中看到了天顶光。这是什么?NASA将其描述为“在春分前后几小时日落后,或秋分前后几小时日出前,出现一个幽灵般的金字塔状光带,也常被称为‘假晨光’。从地表看,它可能呈现为金字塔或圆锥形,但在地球照片右下角表现为一层微弱的光晕。这种现象是由于阳光被星际尘埃散射所致。”

如果你注意到地球被照亮,可能会以为那是太阳的光。佩雷姆研究所的宇宙学家凯蒂·麦克克告诉艾伦·博伊尔,实际上地球是被月光照亮的。“太阳完全位于地球背后,这就形成了一种日食,只不过地球代替了月亮来造成这种日食。”麦克克在博伊尔的“宇宙纪事”博客中写道。如果你仔细观察,甚至可以看到伊比利亚半岛上的城市灯光。通常,通过月光拍摄夜间的灯光图像,这些图像由近地轨道卫星产生。

震撼宇航员地球照片中的7个科学课件(图4)

地球是一个非常湿润的地方。我仿佛看到了《水世界》这部电影的画面,不过我先转移话题。事实上,地球表面约有71%被水覆盖。全球的海洋储存了大约97%的水资源,这一点在维斯曼的照片中非常明显。不幸的是,大部分水都是咸的。我们主要依靠河流、湖泊、地下水、冰盖、冰川和永久冻土中那微小比例的淡水来生存。

震撼宇航员地球照片中的7个科学课件(图5)

地球上的水是如何分布的。

图片右下角的亮斑也可能吸引你的注意。那是金星“闯入”地球的镜头。金星通常是距离我们最近的行星,但其与地球的距离会因轨道位置不同而变化,大约在2400万到1.62亿英里之间。

乍一看,你可能会认为自己看到的是澳大利亚和大洋洲,即太平洋中的岛屿群。然而,相对于我们静态地图上的视角,地球在照片中是倒置的。你实际看到的是非洲的西撒哈拉地区以及伊比利亚半岛。佛罗里达州立大学地理学教授兼气象学家布拉德·约翰逊表示:“我不确定为什么这个画面会特别引起我的注意,但撒哈拉尘暴是我们星球上一个独特的特征,就像木星上的大红斑一样……这是属于我们自己的亮点。”约翰逊在给我的消息中这样说。

这是一张令人惊叹的照片,但作为一名前NASA地球科学家,我必须提醒大家,目前已有大量地球观测卫星每天都在产生类似这样的图像。这些卫星上的许多仪器正提供着关键数据,帮助我们更好地了解地球。当我们合理地将目光投向月球、火星乃至更远的地方时,我们也必须持续投资于科学与技术,以更深入地理解我们的地球。你知道原因吗?因为大多数人并不会离开这里,而且在近期内也找不到一个“备选星球”。

地球从奥利安号航天器拍摄的照片。