ناسا تطلق صوراً ساحرة للأرض ليلاً

تسعى ناسا جاهدة لاستكشاف الفضاء وتوسيع فهمنا لنظامنا الشمسي وما وراءه. لكنهم أيضًا يوجهون أعينهم الشديدة إلى الأرض في محاولة لفهم كيف يعمل كوكبنا. الآن ، يصدرون صورة مركبة جديدة للأرض ليلاً ، وهي الأولى منذ عام 2012.

لقد اعتدنا على رؤية هذه الأنواع من الصور في خلاصات الشبكات الاجتماعية الخاصة بنا ، لا سيما المشاهدات الليلية للأرض من محطة الفضاء الدولية . لكن هذه الصورة الجديدة أكثر من ذلك بكثير. إنه جزء من مشروع كامل سيسمح للعلماء - وبقية الناس - بدراسة الأرض ليلاً بتفاصيل غير مسبوقة.

كانت المناظر الليلية للأرض موجودة منذ 25 عامًا أو نحو ذلك ، وعادة ما يتم إنتاجها عدة سنوات. تظهر مقارنة هذه الصور بوضوح كيف يغير البشر وجه الكوكب. عكف العلماء على تحسين التصوير على مر السنين ، وإنتاج صور أفضل وأكثر تفصيلاً.

الفريق الذي يقف وراء هذا بقيادة ميغيل رومان من وكالة ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاء . لقد كانوا يحللون البيانات ويعملون على برامج وخوارزميات جديدة لتحسين جودة الصور ووضوحها وتوفرها.

ينبع هذا العمل الجديد من التعاون بين الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ووكالة ناسا. في عام 2011 ، أطلقت ناسا و NOAA قمرًا صناعيًا يسمى شراكة Suomi الوطنية في المدار القطبي (NPP) الأقمار الصناعية. الأداة الرئيسية على هذا القمر الصناعي هي مجموعة مقياس إشعاع التصوير المرئي بالأشعة تحت الحمراء (VIIRS) ، قطعة من المعدات 275 كجم تمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في مراقبة الأرض.

يكتشف VIIRS فوتونات الضوء في 22 طولًا موجيًا مختلفًا. إنها أول أداة قمر صناعي لإجراء قياسات كمية لانبعاثات الضوء وانعكاساته ، مما يسمح للباحثين بالتمييز بين شدة وأنواع ومصادر الأضواء الليلية على مدى عدة سنوات.

صورة مركبة لمنتصف الأطلسي وشمال شرق الولايات المتحدة ليلاً ، 2016.
الاعتمادات: صور مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات Suomi NPP VIIRS من ميغيل رومان ، مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

يعد إنتاج هذه الأنواع من الخرائط أمرًا صعبًا. يجب معالجة البيانات الأولية من SUOMI NPP وأداة VIIRS الخاصة بها بمهارة للحصول على هذه الصور. التحدي الرئيسي هو القمر نفسه.

بينما يمر القمر بمراحل مختلفة ، فإن كمية الضوء التي تسقط على الأرض تتغير باستمرار. هذه التغييرات يمكن التنبؤ بها ، ولكن لا يزال يتعين حسابها. يجب التعامل مع عوامل أخرى أيضًا ، مثل الغطاء النباتي الموسمي والسحب والهباء الجوي والثلج والغطاء الجليدي. التغييرات الأخرى في الغلاف الجوي ، على الرغم من كونها باهتة ، تؤثر أيضًا على النتيجة. ظاهرة مثل الشفق تغير طريقة ملاحظة الضوء في أجزاء مختلفة من العالم.

تم صنع الخرائط التي تم إصدارها حديثًا من البيانات على مدار العام ، وقام الفريق بتطوير خوارزميات ورموز لاختيار أوضح المناظر الليلية كل شهر ، وفي النهاية دمج البيانات الخالية من ضوء القمر والبيانات المصححة بضوء القمر.

خريطة ليلية متلألئة لأوروبا. يبدو أن هناك حفلة موسيقية لـ Kraftwerk تقام في دوسلدورف! صور مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات Suomi NPP VIIRS من ميغيل رومان ، مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

يقع القمر الصناعي SUOMI NPP في مدار قطبي ، وهو يراقب الكوكب في مساحات عمودية يبلغ عرضها حوالي 3000 كيلومتر. باستخدام أداة VIIRS الخاصة بها ، فإنها تصور كل مكان تقريبًا على سطح الأرض ، كل يوم. يتميز مستشعر الإضاءة المنخفضة VIIRS بدقة مكانية أفضل بست مرات للتمييز بين الأضواء الليلية ، ودقة أفضل بمقدار 250 مرة بشكل عام من الأقمار الصناعية السابقة.

ماذا تعني كل هذه الأرقام؟ يأمل الفريق أن تقنياتهم الجديدة ، جنبًا إلى جنب مع قوة VIIRS ، ستخلق صورًا بدقة غير عادية: القدرة على التمييز بين مصباح طريق سريع واحد ، أو قارب صيد ، في أي مكان على سطح الأرض.

صورة مركبة لنهر النيل والمنطقة المحيطة ليلاً ، 2016.
الاعتمادات: صور مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات Suomi NPP VIIRS من ميغيل رومان ، مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

بالإضافة إلى إثارة التفكير بالنسبة لبقيتنا ، فإن هذه الصور للأرض الليلية لها فوائد عملية للباحثين والمخططين.

قال رومان: 'بفضل نظام VIIRS ، يمكننا الآن مراقبة التغيرات قصيرة المدى الناتجة عن الاضطرابات في توصيل الطاقة ، مثل النزاعات والعواصف والزلازل وانقطاع التيار الكهربائي'. 'يمكننا مراقبة التغيرات الدورية الناتجة عن تكرار الأنشطة البشرية مثل إضاءة العطلات والهجرات الموسمية. يمكننا أيضًا مراقبة التغيرات التدريجية التي يقودها التحضر والهجرة الخارجية والتغيرات الاقتصادية والكهرباء. حقيقة أنه يمكننا تتبع كل هذه الجوانب المختلفة في صميم ما يعرّف المدينة هو ببساطة أمر محير للعقل '.

توفر هذه الصور الثلاث المركبة مناظر كاملة لنصف الكرة الأرضية في الليل. تُشتق الغيوم وبريق الشمس - المضافان هنا للتأثير الجمالي - من منتجات سطح الأرض والغطاء السحابي لجهاز MODIS.
الاعتمادات: صور مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات Suomi NPP VIIRS من ميغيل رومان ، مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

تعد خرائط الأرض الليلية هذه أداة قوية. لكن التطور الأحدث سيغير قواعد اللعبة: يهدف رومان وفريقه إلى توفير مناظر يومية عالية الدقة للأرض ليلاً. ستسمح التحديثات اليومية بالتتبع الفوري للتغييرات على سطح الأرض بطريقة لم تكن ممكنة من قبل.

ربما يكون أفضل شيء في هذه الخرائط الليلية المضيئة اليومية هو أنها ستكون متاحة للجمهور. القمر الصناعي SUOMI NPP ليس عسكريًا وبياناته غير مصنفة بأي شكل من الأشكال. إنهم يأملون في أن تكون هذه الصور اليومية متاحة في وقت لاحق من هذا العام. بمجرد توفر الخرائط الضوئية اليومية الجديدة للأرض ، ستكون أداة قوية أخرى في أيدي الباحثين والمخططين وبقية منا.

ستنضم هذه الخرائط إلى مساع أخرى مثل NASA-EOSDIS Worldview . Worldview هي أداة بيانات رائعة وسهلة الاستخدام يمكن لأي شخص الوصول إليها. يسمح للمستخدمين بمشاهدة صور الأقمار الصناعية للأرض مع طبقات يختارها المستخدم لأشياء مثل الغبار والدخان والجفاف والحرائق والعواصف. إنها أداة قوية يمكنها تغيير طريقة فهمك للعالم.