一张从上面往下看的照片,问了一个只有从上面才问得出来的问题。

图片:NASA 每日图片(NASA Image of the Day)· Image credit: NASA/Jessica Meir · 原始页面
NASA 在 9 月 28 日放出了这张图片,照片本身拍摄于 9 月 8 日。
拍摄地点是国际空间站,当时它正在四百一十七公里(两百五十九英里)的高度上掠过。镜头朝下,对着夜晚的美国,画面中央的方向是纽约市。地面上的当地时间,大约是凌晨三点四十分。
NASA 将图片署名为 NASA/Jessica Meir。
先看美的那一面
这张照片美在它把一件抽象的事变成了可见的:人类聚居的方式。
城市不是均匀撒在地图上的。它们沿着海岸线连成串,沿着河谷和公路拉成线,在某几个点上骤然堆成一团亮斑。你不用认识任何一座城市的名字,光看这些光点的疏密,就能大致读出哪里是平原、哪里是山、哪里是水。人类把自己的地理,用灯写在了地表上。
这也是航天员最舍不得的一个视角。国际空间站每九十多分钟绕地球一圈,一天之内他们要经历十六次日出和十六次日落。而在每一次的黑夜那一半,窗外就是这个。
再看另一面:凌晨三点四十分
现在请你把注意力放到那个时间上。
凌晨三点四十分。
城市夜间依然需要照明,但一张太空照片无法告诉我们,每盏灯是否必要。
向天空直射的灯光,以及从路面、建筑反射上去的光,都可能到达轨道上的相机。后者可能已经照亮了地面,所以不能把照片中每一个亮点都等同于浪费。
可以减少的,是无必要的向上漏光、过亮的照明和不合适的照明时段。灯具遮罩能把更多光引向需要照亮的地方;地面反射仍会存在。
照片记录了灯光的分布;判断照明是否合理,还需要知道光从哪里来、照向哪里,以及何时有人需要它。

示意图:来历编辑整理;非按比例绘制。
观测记录中的每年 9.6%
这个数字来自 2023 年发表在《科学》上的一项研究。
它的做法很特别:不靠卫星,靠人。参与者在 2011 到 2022 这十二年间,通过“全球夜空观测”(Globe at Night)项目提交了五万多份观测记录——每个人拿到一张星图,走到户外,抬头,报告自己那片天空里还能看见几等亮度的星。
研究主要依据北美和欧洲观测较充足的地点,估计样本所反映的夜空亮度平均每年增加约 9.6%;这不代表全球每一个地方都按同一速率变化。相较之下,卫星资料给出的地表夜间亮度增幅约为每年 2%。这个差距本身,就是这项研究最值得注意的地方之一。
研究者 Christopher Kyba 用了一个让人一下就明白的说法:按这个速度,一个孩子出生时,他家门口的天空能看见 250 颗星;等他长到 18 岁,就只剩下大约 100 颗了。
不是星星少了。是我们把它们盖住了。
中国有一颗专门用来看夜光的卫星
有意思的是,把“夜里的地球”当成正经研究对象,是一件相当近的事。
2018 年 6 月 2 日,武汉大学牵头、联合长光卫星技术有限公司研制的珞珈一号 01 星发射入轨。它的任务包括夜光遥感和低轨导航增强技术试验,夜光影像分辨率约 130 米。
一张夜里的灯光图能用来做什么?超出很多人的直觉:估算社会经济参数、评估重大事件的影响、监测渔业作业(某些渔船会使用强光作业)。夜间灯光为人类活动提供了一条独立的观测线索,但亮度与经济活动并非简单的一一对应。
夜光遥感也能辅助研究光污染,但从太空看到的地表亮度与地面人眼感受到的天空辉光不是同一个量。
资料
原始页面、NASA:第 75 期考察组、NOIRLab:公民科学家报告夜空星光迅速消退、Phys.org:夜空变亮,星星可见度快速下降、Kyba 等,《科学》(2023)、《遥感学报》:珞珈一号 01 星夜光遥感设计与处理、武汉大学:珞珈一号科学试验卫星成功发射入轨