月球有多亮？考慮到它離地球相對較近，以及我們一直在觀察它的事實，你會認為這是個容易回答的問題。事實證明你錯了。

我們通常是通過大氣層從地球觀察月球。這造成了剛好足夠的幹擾，使得月球表面反射過來的日光值——光譜輻照度的測定——無法以超過97%的準确率計算出來。

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但是别擔心。科學家們有一項計劃。這項計劃需要使用美國航天局的高空飛機，其飛行高度可達21.3千米（70,000英尺）。該飛機置于平流層内和對流層上部，對流層是地球大氣層底部最厚的一層。

從這個有利位置觀察的話，95%的大氣幹擾都在觀測點下面了，從而能夠拍攝到更加清晰的月球照片。因此，美國國家标準技術研究所（NIST）、美國航天局、美國地質調查局和加拿大圭爾夫大學的科學家們希望這項新計劃能夠把測量的準确度提高至99%以上。

這項任務被稱為機載月球光譜輻照任務（air-LUSI），十一月中旬這項任務用ER-2飛機上開展了一系列的飛行。

air-LUSI任務部署小組 圖源；NASA

他們不僅僅是為了好玩而盡力計算出月球在所有月相時的亮度（盡管這确定聽起來像是一項有趣的計劃）。

從其他方面來說，擁有這些數據實際上是對我們很重要的，因為月球的亮度可用于校準地球軌道上的衛星并監測地球下面的行星。這些衛星可以是氣象衛星或者環境衛星，用于追蹤農作物、幹旱甚至海藻繁殖。

圖源：NASA

為了校準它們的傳感器，這些衛星拍攝一個已知亮度光源的圖像，并将其和之前拍攝的該光源的其他圖片進行對比。如果新圖像和光源的已知亮度不一緻，那麼搭載在衛星上的儀器就知道感應器需要重新校準，或者調整靈敏度。

出于這個目的，許多衛星都配備有一個叫做太陽能擴散闆的東西。太陽光從擴散闆上反射回來，衛星把它拍成圖像用于校準。

好吧，先不要這麼快下結論。一方面，由于太空中強烈的太陽輻射，這些擴散器會随着時間推移而退化；在太空中，太陽可自由地進行它的惡作劇，而不受大氣層的影響。另一方面，月球能夠更加穩定地反射太陽光，并且它的亮度更接近地球。

圖源：Geralt on Pixabay

因此，理論上，月球會是完美的校準光源。你所需要的是地球、月球和衛星的相對位置，并且你應該能夠準确預測月球的亮度——如果你已經準确測定了光譜輻照度，或者在單獨的波長帶寬中單位面積的能量值。

因此，在ER-2上的一系列飛行任務中，該團隊測定了從380到1000納米的整個可見光譜和近紅外光譜區域的月光亮度。為了創建一個非常詳細的月球亮度檔案，他們測量的每個帶寬僅有幾納米寬。

該團隊仍在分析這些數據，但這也隻是一部分圖片。因為這次飛行距離很近，所以它隻提供了一張月球的小快照，這張快照顯示從一個特定的有利位置來看月球的亮度根據其相位不同而不同，月球亮度也根據其與太陽和地球的相對位置變化而變化，其周期為19年。

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為了建立一個穩固、可靠的月球亮度随時間變化模型，還需要更多飛行，可能需要三至五年的時間（謝天謝地，不是19年！）。

在進行air-LUSI數據收集的飛行之前，該團隊設計了一種描述大氣幹擾特征的方法，這樣就可以從月球觀測中去掉大氣幹擾。

他們仍然在夏威夷的莫納羅亞山天文台繼續這些數據收集的觀測工作。ER-2觀測結果無疑将會有助于改進該實驗所用的模型；作為回報，莫納羅亞山天文台的觀測結果将顯著擴大數據庫——當然，數據越多，結果就越準确。

莫納羅亞山天文台 圖源：NOAA

所以精确度為99%的月球亮度檔案？它比以往任何時候都觸手可及。你躲不了我們的，月球！

作者: MICHELLE STARR

FY: Am I Wrong

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