1972年12月7日，阿波罗17号开始了美国航空航天局（NASA）的第11次载人航天任务，也是人类第6次登月任务，这为阿波罗计划画上了一个圆满的句号，之后迄今就再也没有其他的人类登月计划了。阿波罗17号是阿波罗计划中唯一的夜间发射任务，也就是这次发射，在经过5小时航行到达距离地球约32000公里处，美国宇航员第一次拍摄了人类历史上具有标志性的地球全景照片（图1）。在太空中，地球酷似一个“蓝色大理石”，当时就这么称呼太空中的地球，这一名称一直沿用至今。不过，现在的高解析度“蓝色大理石”照片（图2），并非采用类似方法拍摄的一张独立照片，而主要是通过卫星拍摄的数千幅真彩色照片小心翼翼拼接起来的。这项工作一般需要连续几天分别拍摄，然后选择云层遮盖最小、大陆轮廓最明显的照片组合起来，这一般需要花费数月时间把陆地表面、海洋、冰面和云缝合成无缝的的真彩色图片。这些图片对教育工作者、科学家、博物馆和公众开放，最高解析度目前达到 21600 像素。NASA通常每年会公布一幅进行更新（图2是2012年发布的最新图像）。

 

图1 著名的“蓝色大理石“图片，是地球的第一张全景图。摄于1972年12月，当时阿波罗17号机组脱离地球轨道，飞向月球，背对太阳，宇航员捕捉到一个完美的蓝色星球。

 

图2 今年拍摄的最高解析度地球全景照（白天），由“Suomi NPP”卫星1月拍摄的照片合成

 

 

而今年12月，在阿波罗17号的发射任务正好过去40年之际，NASA发布了一组由一台可见光红外成像辐射仪(VIIRS)拍摄的超高清地球照片。照片呈现了夜幕笼罩下的地球，各处细节清晰可见，这令人不禁联想起1972年的标志性照片“蓝色大理石”。于是，在旧金山举行的美国地球物理协会的年会上，地球的这幅夜间自画像被顺理成章地命名为“黑色大理石”（图3）。

 

图3 今年拍摄的“黑色大理石”图片，由“Suomi NPP”卫星拍摄的照片合成，12月发布

 

“蓝色大理石”照片影响了一代科学家和环保主义者，并充分抓住了公众的想象力。从1970年发起的世界地球日（4月22日）环保运动，直接催生了联合国人类环境会议于1972年6月5~16日在瑞典斯德哥尔摩召开，有力地推动了世界环境保护事业的发展。当年获得的“蓝色大理石”地球太空照片不仅仅是环保主义者此后召开会议logo，也实实在在地告诉人们我们生活的地球在太空中是多么美丽，促使人们应该更加珍惜她。看到“蓝色大理石”，人们不再会认为那是一张画像，而是真真切切的一张地球照片。很难想象，今天这样一张照片能产生多大的影响，但无论如何，“黑色大理石”的出现也是一个很好的提醒，仍然可能激发人们的好奇心。

 

拍摄“黑色大理石”这个卫星产品采用的是新一代高分辨率传感器，搭乘在美国最新的极轨气象卫星上。其实，从2000年开始，NASA就在发布夜间卫星图像的全球拼接图像了，但“黑色大理石”照片则是一次重要的升级。这台传感器的空间分辨率是普通的6倍（达到750米，之前的产品为5公里），它还能更好地处理不是特别明亮的光线，这意味着能获得以前被排除的微弱光线，辐射分辨率也有效提高了。具体来说，可同时捕捉到相当于3张低照度照片的光亮，甚至能接收到夜间海上一艘轮船所发出的信号微光，使研究者能够研究夜间的地球大气、土地及海洋。该可见光红外成像辐射仪被发射到芬兰国家极轨伙伴卫星(Suomi NPP)上，此卫星的轨道就在地极上方800多公里处。全景图像中，一些相似的内容被缝合在一起，消除云层覆盖和球面性质的影响。有些区域的图像，比如美国和尼罗河河谷，其表现的细节令科学家们感到兴奋。科学家曾用这台辐射仪观察到飓风“桑迪”，美国国家气象服务中心开始用其预报诸如旧金山等沿海地区的大雾天气。

 

Nature周刊的新闻博客认为：这个新的传感器所获得的数据，可用于衡量地球不同地区人口分布、经济活动、碳排放和化石燃料使用情况。科学家们还可以使用这些数据来追踪天然气燃除、森林火灾和火山爆发以及极光。如果是来自地表的正常夜间光照，光线透射云层后，开辟了一个新的气象应用。以前，气象卫星获得的地面数据都是被动的反射光（夜间数据是没有用的），现在这些卫星除了在白天获得以前类似的数据外，夜间还能获得透射数据，显然有巨大的应用潜力。NOAA的Steve Miller也充满自信地评价道：“这是一个新的前沿科学，我们这里可能只抓住了一点皮毛而已。”

 

参考资料
[1] Nature News Blog: Earth as a marble: black and blue, now and then.

[2] 阿波罗17号登月宇航员称将相机遗留在月球表面
[3] NASA发最新地球夜景照片 酷似“黑色大理石”
[4] 美宇航局公布新高清地球照片：酷似蓝色大理石

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