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2013年03月20日 星期三
中青在线

地球全景什么样子,是最近40年来才知道的事

如何制作地球全身照“蓝色大理石”

○文 丁敏 《 青年参考 》( 2013年03月20日   35 版)

    2012年的“蓝色大理石”。图中的观察角度距离地表12743公里,南纬10度,东经45度。4条“阴霾”纵线是卫星环绕地球旋转时抓拍到的被海洋反射的阳光。

    Suomi NPP卫星拍下了被暴雪横扫的美国中部

    编号AS17-148-22727的这张照片是世上第一颗“蓝色大理石”

    从极点到极点,卫星每绕地球一圈都可以拍下一条3000公里长的环带,将之拼接编制就做出了全景照片。

    现在,随手打开搜索引擎,你就能找到大量的高清晰度地球俯瞰照片。高精度卫星图像改变了我们看地球的方式,这在过去是不可想象的。

    最清晰的地球

    早在几个世纪以前,人们就已经得知了脚下这颗蔚蓝星球的基本形状和大体布局。然而,从高空俯瞰的地球真面目是什么样子,是最近几十年来飞速发展的太空探索技术刚刚解答的问题。

    2月下旬,美国大陆遭暴风雪横扫,从科罗拉多州到大湖区的广大地域,被厚厚的大雪覆盖。美国国家气象局称,中部平原和密西西比河上游河谷的许多地方,降下了13至20厘米厚的大雪,而且伴随着雷暴。

    2月27日,美国国家航空航天局(NASA)地球观测站公布的一张卫星照片,展示了这场暴雪横扫美国中部的景象。当Suomi NPP卫星拍下照片时,许多地区前一天夜里的积雪还没来得及融化。夜晚灰黑的背景下,雪呈现中度的灰色,而灯光像群星一样闪闪发亮。

    拍照的Suomi国家极地轨道伴随卫星(NPP),由NASA在2011年10月发射,其上搭载了跨轨迹红外探测器等5种观测仪器套件。美国《连线》杂志称,Suomi NPP是美国国家海洋和大气管理局、NASA与国防部合作的项目,目的是监测海洋、陆地以及大气的变化,提供精度更高的地球大气信息,为天气预测系统提供增强数据,以及为科学家进一步理解气候系统提供新视点。

    就连Suomi这个名字,也是来自美国威斯康星大学气象学者弗纳·苏奥米。NASA敬称这位科学家为“卫星气象学之父”。

    而在去年,由Suomi NPP卫星传回影像制作的超高分辨率地球照片,令人们见到了“从来没人见过的、有史以来最清晰的地球”。公布的照片分辨率为8000×8000像素,细节高达11500×11500像素,使地球呈现出令人惊人的魅力,就像一颗枕在黑丝绒上的蓝水晶。放出照片的第一周有300万人去NASA官网观看它。

    照片被称为“蓝色大理石2012”,这也是为了纪念40年前那张标志性的“蓝色大理石”照片。

    “蓝色大理石”推动环境运动

    1972年,宇航员哈里森·施密特在飞往月球的阿波罗17号飞船上,于4.5万公里的高空回望了一眼地球,并按下相机快门,定格了一张经典照片。

    在那之前,人们通过卫星照片看到的地球是黑白的。而40年前的这张照片,给人们带来了关于地球的蓝色印象,于是人们称之为“蓝色大理石”,虽然它的官方名称只是一条乏味的编码:AS17-148-22727。

    这张彩色照片载有丰富信息。施密特按下快门是在接近冬至时,整个南极大陆几乎没有黑夜。拍照前两天,印度洋上空的气旋给印度南部带去了洪水和狂风,从图中可以看到这一气旋。

    “我们全体船员都可以确认,地球确实是圆的。”飞船指挥官尤金·塞尔南开玩笑地说。

    “蓝色大理石”并不是第一张地球全景照片,却是流传最广的一张。它被发布后推动了环境运动,渐渐成为许多人号召保护地球的一面旗帜。无论是呼吁善待自然的环保运动,还是救济难民的非政府组织,都不约而同以“蓝色大理石”来宣扬自己的理念——人类只有一个地球,并且它是脆弱性,而地球上的一切生命也极为脆弱。

    施密特拍下最初那张“蓝色大理石”时,当今人口中的大半都还未出生。进入21世纪后,NASA差不多每年都会公布一幅高清地球全景照片,名字都是“蓝色大理石”。只是随着技术变得更先进,这些照片逐年变得更清晰。

    拼接、编制的高清照片

    卫星Suomi NPP发回的照片,是迄今清晰度最高的“蓝色大理石”。这样的高分辨率影像是怎么捕捉的?

    重约2086千克的Suomi NPP卫星自进入轨道开始,每天14次经过地球极点,每次经过都可以拍下一条3000公里长的环带。

    而卫星搭载的可见光红外成像辐射仪,可以获得红、绿、蓝3个波段的图像,组合起来就合成了地球的彩色影像。不过,地球看起来如此之蓝,是大气微粒子对光线中短波波段的散射作用造成的,实际的地球并不是这样。

    尽管第一张“蓝色大理石”是宇航员灵感涌现的随拍之作,但如今的高精度影像几乎都是以大量照片拼接、编制而成。“蓝色大理石2012”便是由NASA戈达德太空飞行中心的科学家诺曼·库灵负责编制的。

    从2002年开始,NASA已经拼接了近一万幅卫星拍摄的影像,用以制作具有惊人细节的图片。到2007年,分辨率甚至已能达到难以置信的86400×43200像素。

    但是要数最经久不衰、被浏览次数最多、最受钟爱的照片,仍然是一颗颗“蓝色大理石”。

    “我觉得,这是因为内心深处人们知道,这是我们唯一居住的地方。”库灵说,“看着一幅呈现如此美丽色彩的图像,它好像在对人们说,这儿就是我们的家。”

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如何制作地球全身照“蓝色大理石”