月球为什么突然发亮（一直以来关于月球亮度的秘密很快就会被解开）

月球有多亮？考虑到它离地球相对较近，以及我们一直在观察它的事实，你会认为这是个容易回答的问题。事实证明你错了。

我们通常是通过大气层从地球观察月球。这造成了刚好足够的干扰，使得月球表面反射过来的日光值——光谱辐照度的测定——无法以超过97%的准确率计算出来。

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但是别担心。科学家们有一项计划。这项计划需要使用美国航天局的高空飞机，其飞行高度可达21.3千米（70,000英尺）。该飞机置于平流层内和对流层上部，对流层是地球大气层底部最厚的一层。

从这个有利位置观察的话，95%的大气干扰都在观测点下面了，从而能够拍摄到更加清晰的月球照片。因此，美国国家标准技术研究所（NIST）、美国航天局、美国地质调查局和加拿大圭尔夫大学的科学家们希望这项新计划能够把测量的准确度提高至99%以上。

这项任务被称为机载月球光谱辐照任务（air-LUSI），十一月中旬这项任务用ER-2飞机上开展了一系列的飞行。

air-LUSI任务部署小组 图源；NASA

他们不仅仅是为了好玩而尽力计算出月球在所有月相时的亮度（尽管这确定听起来像是一项有趣的计划）。

从其他方面来说，拥有这些数据实际上是对我们很重要的，因为月球的亮度可用于校准地球轨道上的卫星并监测地球下面的行星。这些卫星可以是气象卫星或者环境卫星，用于追踪农作物、干旱甚至海藻繁殖。

图源：NASA

为了校准它们的传感器，这些卫星拍摄一个已知亮度光源的图像，并将其和之前拍摄的该光源的其他图片进行对比。如果新图像和光源的已知亮度不一致，那么搭载在卫星上的仪器就知道感应器需要重新校准，或者调整灵敏度。

出于这个目的，许多卫星都配备有一个叫做太阳能扩散板的东西。太阳光从扩散板上反射回来，卫星把它拍成图像用于校准。

好吧，先不要这么快下结论。一方面，由于太空中强烈的太阳辐射，这些扩散器会随着时间推移而退化；在太空中，太阳可自由地进行它的恶作剧，而不受大气层的影响。另一方面，月球能够更加稳定地反射太阳光，并且它的亮度更接近地球。

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因此，理论上，月球会是完美的校准光源。你所需要的是地球、月球和卫星的相对位置，并且你应该能够准确预测月球的亮度——如果你已经准确测定了光谱辐照度，或者在单独的波长带宽中单位面积的能量值。

因此，在ER-2上的一系列飞行任务中，该团队测定了从380到1000纳米的整个可见光谱和近红外光谱区域的月光亮度。为了创建一个非常详细的月球亮度档案，他们测量的每个带宽仅有几纳米宽。

该团队仍在分析这些数据，但这也只是一部分图片。因为这次飞行距离很近，所以它只提供了一张月球的小快照，这张快照显示从一个特定的有利位置来看月球的亮度根据其相位不同而不同，月球亮度也根据其与太阳和地球的相对位置变化而变化，其周期为19年。

图源：Alex Andrews on Pexels

为了建立一个稳固、可靠的月球亮度随时间变化模型，还需要更多飞行，可能需要三至五年的时间（谢天谢地，不是19年！）。

在进行air-LUSI数据收集的飞行之前，该团队设计了一种描述大气干扰特征的方法，这样就可以从月球观测中去掉大气干扰。

他们仍然在夏威夷的莫纳罗亚山天文台继续这些数据收集的观测工作。ER-2观测结果无疑将会有助于改进该实验所用的模型；作为回报，莫纳罗亚山天文台的观测结果将显著扩大数据库——当然，数据越多，结果就越准确。

莫纳罗亚山天文台 图源：NOAA

所以精确度为99%的月球亮度档案？它比以往任何时候都触手可及。你躲不了我们的，月球！

作者: MICHELLE STARR

FY: Am I Wrong

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