月亮到底有多亮?由于月亮的高出鏡率和離我們近水樓台的位置,你可能認為這個問題很好回答。如果你這樣想,那就錯了。
我們透過地球大氣層觀察月亮,這就造成接受的月球光線——也就是我們通常說的光譜照射度有很大誤差, 準确度很難提高到97%以上。
地球大氣與月亮(圖源:美國國家航空航天局)
不過不用擔心,對此科學家們提出了一個解決方案。這個方法需要使用一種能在21.3千米(70000英尺)高空飛行的NASA高空飛行器。這個高度剛好位于平流層内,且位置高于地球大氣最厚的一部分——對流層。在這一有利位置進行拍攝,能避免95%的大氣反射,因而能更清晰的捕捉月球圖像。美國國家标準技術研究所、美國國家航空航天局和美國地質調查局以及圭爾夫大學的研究人員希望憑借這一優勢,能夠将測量精準度提高到99%。
這次任務被命名為“機載月球光譜輻射度計劃” (),并在11月中旬使用ER-2飛機進行了一系列飛行任務。
ER-2高空科學飛機(圖源:美國國家航空航天局)
然而科學家們計量月球所有時段的光度可不僅僅是為了好玩(盡管聽上去确實很好玩的樣子)。
同時這個計劃收集到的資料在其他方面也能使我們受益。因為月光度資料可以幫助我們校準位于地球軌道運作和為監察地面的衛星。可以是用于追蹤農業、幹旱情況甚至是海藻活躍情況的氣象衛星、環境衛星等。
為校準元件,需要使用衛星對已知光度光源進行拍攝,将拍攝的圖像與之前拍攝的同光源的其他圖像進行比對,如光度數值與已知光度不吻合,則地面指揮站就能得知這顆衛星的元件需要重校準或進行靈敏度調整了。
為實作這一目的,許多衛星都裝備了太陽光反射闆。太陽光經過反射闆反射,由衛星拍攝圖像并用于校準,你是不是認為這兩者很相似?
地球輻射平衡衛星(圖源:美國國家航空航天局)
先别着急蓋棺定論!由于位置較高受大氣影響小,來自太陽強烈的射電輻射橫行,導緻這些反射闆随時間推移而産生損耗。而月光輻射相較更為穩定、亮度與地球更為接近。
是以理論上來說,月球是一個非常理想的校準光源。你隻需要知道地球、月球的需要校準的衛星的相對位置,就能預測月球的實時測量光度-如果你能準确測量光譜照射度或單獨波長帶寬中機關面積的能量值的話。
是以團隊在ER-2飛機的一系列飛行任務中,獲得了月光可見光光譜和近紅外光譜的完整資料,波長範圍從380納米到1000納米。為了建立高精度月光度模型,測量的每個波長帶寬隻有幾納米。
團隊取得的資料仍在分析中,但這也隻是計劃中的一小部分。因為飛行任務集中在幾天内,能提供的隻是月亮很短一段月相的狀态,因為月相的一系列觀測點,和地、日、衛星的相對位置,得到的資料有長達19年的變化周期。
為未來建立可靠的月光度模型,這可能需要3-5年的時間以進行更多次飛行。
在air-LUSI飛行計劃實施之前,研究團隊設計了一種描述大氣幹擾的方法,這樣在觀測時可以有效降低受到幹擾造成的誤差。
現在這個團隊仍在夏威夷的莫那羅亞天文台進行資料采集。毫無疑問的是ER-2任務有效的為實驗完善模型提供了幫助。莫那羅亞天文台今後也将繼續完善他們的資料庫-當然,更多的資料就意味着更精确的結果。
相比過去而言,我們又進了一步,99%精确度的光度離我們不再遙遠。是以,你跑不了了!月亮!
月球北極點(圖源:美國國家航空航天局)
作者: MICHELLE STARR
FY: 曜
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