地球

旅行者1号拍摄到的“太阳系全家福“，由60张照片拼接而成，里面包含了6颗行星和太阳的图像。 Credits: NASA/JPL-Caltech 1990年2月14日，正当时旅行者1号刚完成其首要任务之际，NASA发出指令指示旅行者1号向后看以拍摄它所探访过的行星。NASA最终从这个动作中编译出60帧照片，辑成了一幅太阳系全家福。 《暗淡蓝点》 Credit: NASA/JPL 上面这张照片是旅行者1号在距离地球60亿公里处拍摄的地球，名为《暗淡蓝点》，这是旅行者1号拍摄的著名地球照片之一，显示了地球悬浮在太阳系漆黑的背景中。亦由这张照片使美国著名天文学家卡尔·萨根博士因而得到灵感，写成了《Pale Blue Dot》。 在1996年5月11日的一个学位颁授典礼上，萨根博士透露了从这张照片得到的深层启示，而奈尔·德葛拉司·泰森也在节目《宇宙时空之旅》中引用了这段话。 我们成功地（从外太空）拍到这张照片，细心再看，你会看见一个小点。就是这里，就是我们的家，就是我们。在这点上每个你爱的人、每个你认识的人、每个你曾经听过的人，以及每个曾经存在的人，都在那里过完一生。 这里集合了一切的欢喜与苦难，数千个自信的宗教、意识形态以及经济学说，每个猎人和搜寻者、每个英雄和懦夫、每个文明的创造者与毁灭者、每个国王与农夫、每对相恋中的年轻爱侣、每个充满希望的孩子、每对父母、发明家和探险家，每个教授道德的老师、每个贪污政客、每个超级巨星、每个至高无上的领袖、每个人类历史上的圣人与罪人，都住在这里，一粒悬浮在阳光下的微尘。 ……     …… 地球是目前唯一有生命的星球，再无其他去处，至少在不久的将来亦是如此，没有外星球，供人类迁移，只可参观，不能定居。不管你喜欢与否，现在，只有地球供我们立足。 一直有人说天文学是令人谦卑，同时也是一种塑造性格的学问。对我来说，希望没有比这张从远处拍摄我们微小世界的照片更好的示范，去展示人类自负和愚蠢。对我来说，这强调了我们应该更加亲切和富同情心地去对待身边的每一个人，同时更加保护和珍惜这暗淡蓝点，这个我们目前所知唯一的家。 新版本的“暗淡蓝点” 这是NASA喷气推进实验室（JPL）发布的新版本“暗淡蓝点”图像 Credits: NASA/JPL-Caltech 为纪念“暗淡蓝点”拍摄30周年，NASA使用现代图像处理软件，同时尊重了原始数据以及当年计划拍摄这张照片的人的意愿，发布了新版本“暗淡蓝点”图像。Tif图片下载地址：https://photojournal.jpl.nasa.gov/tiff/PIA23645.tif 和之前版本一样，在这张彩色的图像中，一个明亮的蓝色像素，单一的位于浩瀚的太空中。在旅行者1号1990年2月14日拍摄完这张“暗淡蓝点”几分钟后，NASA关闭了旅行者1号的相机，这是为了节省电力，同时也因为旅行者1号和2号一样，在有生之年不会再近距离飞越其他任何天体，这样做有助于延长它们的寿命。 Credit：NASA 截止今天，旅行者1号距离地球约222.4亿公里，如果旅行者1号以光速前行的话，走了20小时36分28秒。 参考 [1]https://www.nasa.gov/feature/jpl/pale-blue-dot-revisited [2]https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA00452

2011年，NASA在执行ICESCAPE任务时拍摄到了北极海冰的照片，ICESCAPE的意思是“气候对北极太平洋环境的生态系统和化学的影响”。这是一项船载研究，旨在研究北极变化的条件如何影响海洋的化学和生态系统。 大部分研究是在2010年和2011年夏天在波弗特海和楚科奇海进行。 来源：NASA/Kathryn Hansen NASA的一项新研究显示，由于海冰迅速融化，北极的主要洋流更快，更湍急。洋流是脆弱的北极环境的一部分，现在已经被淡水淹没，这是人为引起的气候变化的结果。 利用12年的卫星数据，科学家们测量了这种被称为波弗特环流的环流是如何不稳定地平衡大量涌入的冷水和淡水的——这种变化可能会改变大西洋的洋流，并使西欧的气候变冷。 波弗特环流通过在海洋表面附近储存淡水来保持极地环境的平衡。风以顺时针方向绕着加拿大和阿拉斯加北部的北冰洋西部旋转，自然地从冰川融水、河流径流和降水中收集淡水。这种淡水在北极很重要，部分原因是它漂浮在温暖的咸水之上，有助于保护海冰免于融化，进而有助于调节地球的气候。在几十年的时间里，环流缓慢地将这些淡水释放到大西洋中，让大西洋洋流将其少量带走。 但自1990年代以来，该环流已积累了大量淡水-1,920立方英里（8,000立方公里）-几乎是密歇根湖的两倍。发表在《自然通讯》杂志上的这项新研究发现，淡水浓度增加的原因是夏季和秋季海冰的减少。几十年来，北极夏季海冰覆盖面积的减少使得波弗特环流更容易受到风的影响，风使环流旋转得更快，并将淡水截留在洋流中。 20多年来，持续的也在一个方向上拖曳着环流，增加了顺时针环流的速度和大小，并阻止了淡水离开北冰洋。这种持续数十年的西风对该地区来说是不同寻常的，在此之前，风向每5到7年就会改变一次。 科学家们一直在关注波弗特环流，以防风向再次改变。风向一旦改变，风向就会逆转环流，使环流逆时针方向流动，同时释放积聚的水。 “如果波弗特环流将过量的淡水排放到大西洋中，可能会减缓其循环。这将对西半球的气候产生影响，特别是在西欧。”这项研究的主要作者、美国宇航局喷气推进实验室的极地科学家汤姆·阿米蒂奇说。 从北冰洋释放到北大西洋的淡水会改变地表水的密度。正常情况下，来自北极的水会把热量和水分流失到大气中，然后沉入海底，把来自北大西洋的水像传送带一样输送到热带地区。 这一重要的洋流被称为大西洋经向翻转环流，它将热量从热带温暖的海水输送到欧洲和北美等北纬地区，从而帮助调节地球的气候。如果其放慢速度，可能会对海洋生物和依赖它的群落产生负面影响。 “我们预计墨西哥湾暖流不会停止，但会受到影响。这就是为什么我们如此密切地监测波弗特环流的原因。”论文的合著者、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的极地科学家阿莱克佩蒂说。 研究还发现，尽管波弗特环流由于风增加的能量而失去平衡，但水流通过形成小的、圆形的水漩涡排出了多余的能量。尽管湍流的增加有助于保持系统的平衡，但它有可能导致更多的冰融化，因为它将冷的淡水层与下面相对温暖的盐水层混合。融化的冰进而会改变海洋中的营养物质和有机物质的混合方式，对北极的食物链和野生动物产生重大影响。结果显示，在气候变化的影响下，随着海冰的消退，风和海洋之间出现了微妙的平衡。 佩蒂说:“这项研究表明，海冰的消失对我们的气候系统产生了非常重要的影响，而我们只是刚刚发现这一点。” 来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/arctic-ice-melt-is-changing-ocean-currents

NASA的MAVEN(火星大气和挥发性演化)探测器在火星上层大气(电离层)带电部分发现了“等离子体层”和“裂谷”。这种现象在地球上很常见，会对无线电通讯造成无法预测的干扰。然而，我们并不完全了解它们，因为它们形成于在地球上很难探索的高度。MAVEN的这一意外发现表明，火星是一个独特的实验室，可以更好地探索和理解这种高度破坏性的现象。 NASA的MAVEN(火星大气和挥发性演化)探测器在火星上层大气(电离层)带电部分发现了“等离子体层”和“裂谷”。这种现象在地球上很常见，会对无线电通讯造成无法预测的干扰。然而，我们并不完全了解它们，因为它们形成于在地球上很难探索的高度。MAVEN的这一意外发现表明，火星是一个独特的实验室，可以更好地探索和理解这种高度破坏性的现象。 来源：NASA’s Goddard Space Flight Center 论文的主要作者，马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的格林·科林森说：“这些等离子体层离我们所有人的头顶太近了，可以被任何使用无线电的人探测到，但是它们仍然很神秘。”该研究将于2月3日发表在《自然天文学》上。 “谁会想到了解它们的最好方法之一就是向火星发射3亿英里的卫星？” 如果您最喜欢的广播电台曾被干扰或被另一个电台所取代，则可能的原因是在大气的最上层区域（称为“电离层”）中形成了一层称为“等离子体”的带电气体层。这些等离子体层突然形成并持续了几个小时，这些等离子体层的作用就像天空中的巨型镜子，使遥远的无线电信号在地平线上反弹，从而干扰本地传输，就像两个人试图互相交谈一样。这些等离子体层还可能导致干扰飞机和运输的无线电通信，并使军用雷达失明。 该图显示了来自远程站（弯曲的紫色线）的无线电信号在被电离层中的等离子体层反射后干扰本地站（黑塔）。 来源：NASA Goddard/CI lab 在地球上，这些等离子体层形成于大约60英里（约100公里）的高度，那里的空气太稀薄，无法让飞机飞行，但对于卫星来说却太浓厚，任何卫星都无法绕其轨道飞行。唯一的方法是用火箭，但这些任务只持续几十分钟就会落回地球。“我们知道它们已经存在了80多年，但我们对它们内部的情况知之甚少，因为没有一颗卫星能够降到足够低的高度到达这些等离子体层，”科林森说，“至少地球上的卫星没有”。 在火星上，像MAVEN这样的航天器可以在较低的高度运行，并且可以直接对这些特征进行采样。MAVEN携带多种科学仪器，可测量火星周围大气和太空中的等离子体。其中一个仪器最近的测量发现，当它飞过火星电离层时，其丰富的等离子体突然出现了意想不到的峰值。NASA戈达德航天中心前MAVEN项目科学家乔·格雷博斯基很快就从他之前的火箭穿越地球各大气层的经验中发现了这一现象。MAVEN不仅发现这样的等离子体层可以在地球以外的其他行星上出现，而且新的结果显示，火星提供了地球无法提供的东西，我们可以利用卫星可靠地探索这些等离子体层。 图示MAVEN探测器在火星上遇到等离子体层。 来源：NASA Goddard/CI lab 该论文的合著者格雷博夫斯基说：“ MAVEN可观测到的低海拔地区将填补我们对火星和地球上这一区域的认识上的巨大空白，并且还有非常重大的发现。” MAVEN的观测已经推翻了我们对这种现象的许多现有观念：MAVEN发现，这些等离子体层也有一个镜像对面，即“裂谷”，那里的等离子体较少。在MAVEN在火星上发现它们之前，自然界中这种“裂痕”的存在是完全未知的，它推翻了现有的科学模型，这些模型认为它们无法形成。此外，火星等离子体层不像地球那样是短暂的和不可预测的，火星等离子体层的的生命周期和持久性是惊人的。 这些新发现已经使我们对构成这些等离子体层的基本过程有了更好的了解，而火星未来的探索将使我们能够建立关于它们如何形成的更好的科学模型。尽管就像天气一样，我们无法阻止它们形成，但也许有一天，火星的新见解可能会帮助我们在地球上预测它们，这意味着对我们所有人而言，无线电通信更加可靠。 这项研究是由MAVEN任务资助的。 MAVEN的主要研究人员位于科罗拉多大学大气与空间物理实验室，而位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责该MAVEN项目的管理。合作机构包括洛克希德·马丁公司、加州大学伯克利分校和NASA的喷气推进实验室。NASA正在探索我们的太阳系和太阳系以外的地方，利用我们强大的太空舰队和地面任务，探索世界、恒星和远近的宇宙奥秘。 来源： https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2020/mars-layers-and-rifts

从以上可视化的美国国家航空航天局（NASA）全球气温记录中可以看出地球长期变暖的趋势，其中显示了与1951年至1980年的基线平均温度相比，地球的温度是如何随时间变化的。这一记录显示为连续五年的平均值。 版权：NASA科学可视化工作室/Kathryn Mersmann 根据NASA和美国国家海洋与大气管理局（NOAA）的独立分析显示，2019年的全球地表温度是自1880年有现代记录以来第二热的。 在全球范围内，2019年的温度仅次于2016年，延续了地球长期变暖的趋势：过去五年是140年来最热的五年。 据来自NASA戈达德太空研究所（GISS，位于纽约）的科学家称，2019年的温度比1951年至1980年的平均温度高出1.8华氏度（0.98摄氏度）。 GISS的主任加文•施密特（Gavin Schmid）表示：“过去十年显然是有记录以来最热的十年。自上世纪60年代以来，每十年的平均温度都高于之前十年。” 自19世纪80年代以来，全球平均地表温度已经上升，现在的平均温度比19世纪末高了2华氏度（1摄氏度多一点）。作为参考，上一次冰河时代的温度比工业化前低了10华氏度。 这幅图显示了相对于1951-1980年的平均值而言，1880年到2019年间的年均温度异常。该记录分别来自NASA、NOAA、伯克利地球科学研究小组（Berkeley Earth research group）、英国气象局哈德利中心（Met Office Hadley Centre），以及英国约克大学的计算科学家Kevin Cowtan和加拿大渥太华大学的Robert Way的分析方法（Cowtan and Way analysis）。这些数据记录的年均温度虽然有微小差异，但所有五种温度记录所显示的高峰和低谷都是同步出现的。所有数据记录均显示，过去几十年里全球变暖的速度非常快，而且过去十年是全球最暖的十年。 版权：NASA GISS/Gavin Schmidt 利用气候模型和对全球温度数据的统计分析，科学家们得出结论，全球温度上升主要是由人类活动产生的二氧化碳和其他温室气体排放增加所致。 施密特表示：“2015年全球变暖幅度超过了2华氏度，并且我们已经不太可能恢复到以前的温度了。这表明正在发生的情况是持续的，而不是某种天气现象所造成的侥幸事件：我们都明白，这种长期趋势是由大气中的温室气体含量增加所驱动的。” 由于气象站的位置和测量方法会随着时间推移而变化，因此对具体的全球年平均温度差的解读存在一定的不确定性。考虑到这一点，NASA估计2019年的全球平均气温变化精确到0.1华氏度以内，确定性为95%。 天气动态经常影响区域温度，所以并不是地球上的每一片区域都经历了类似的变暖。NOAA发现2019年美国本土48个州的年平均温度是有记录以来第34热，属于“高于平均温度”档。自1970年以来，北极地区的变暖速度达到世界其他地区的三倍多。 大气和海洋温度上升导致了格陵兰岛和南极洲冰层的持续大规模损失，并加剧了热浪、野火、强降水等极端事件。 NASA的温度分析包括来自2万多个气象站的地表温度测量、基于船舶和浮标的海面温度观测以及来自南极科考站的温度测量。 科学家们通过一种算法对这些原位测量数据进行分析，该算法考虑了全球各地温度站间距以及可能使结论产生偏差的城市热岛效应。通过该算法得出了1951年至1980年间的全球平均温度偏差。 NOAA的科学家们使用了大量相同的原始温度数据，但对地球的极地和其他数据匮乏区域进行了不同的插值。NOAA的分析发现，2019年全球平均温度比20世纪平均气温高1.7华氏度（0.95摄氏度）。 欲获取NASA 2019年地表温度的完整数据集和用于温度计算及其不确定性的完整方法，请戳阅：https://data.giss.nasa.gov/gistemp。 GISS是位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心地球科学部的一个实验室。该实验室隶属于哥伦比亚大学地球研究所和工程与应用科学学院。 NASA利用太空的独特优势，将地球作为一个相互关联的系统进行更好地了解。NASA还使用机载和地面测量，并研发新方法通过长期数据记录和计算机分析工具来观测和研究地球，以更好地了解地球是如何变化的。NASA与全球社会分享这些知识，并与美国以及世界各地的致力于为了解和保护我们的家园做出贡献的机构合作。 欲了解有关NASA地球科学活动的更多信息，请戳阅：https://www.nasa.gov/earth。 1月15日新闻发布会上的幻灯片可从以下网址下载: https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/briefings/20200115.pdf。 来源： https://www.nasa.gov/press-release/nasa-noaa-analyses-reveal-2019-second-warmest-year-on-record