帕罗斯,纳克索斯和其他希腊人在这张拍摄于6月下旬的卫星图像中,岛屿就像散落在一片皱褶缎面上的石头。这张令人惊叹的照片是水和空气相互作用的结果,太阳的力量塑造了我们和我们的卫星所看到的东西。太阳闪烁的光学现象在这幅爱琴海的绘画肖像中起了主要作用。

英国普利茅斯海洋实验室的生态系统建模师苏珊·凯说:“由于阳光和风的结合,这张照片很有趣,也很漂亮。”“我喜欢这张照片是由两种波构成的:水波反射的光波。”

太阳闪烁就是阳光从水面反射回来,直接反射到卫星的传感器上。凯说:“这就像你看到阳光反射在窗户或汽车挡风玻璃上一样。”“明亮的光线会让你眼花缭乱,对卫星上的传感器来说也是如此。”在开阔的水面上,在卫星图像上,太阳闪烁通常表现为一个银色的、被冲刷的区域。这掩盖了遥感科学家的重要信息,但也能揭示隐藏的浮油和环境中的其他情况。

地中海科西嘉岛和撒丁岛周围的阳光形成了一种褪色的外观,掩盖了水中的细节。
地中海科西嘉岛和撒丁岛周围的阳光形成了一种褪色的外观,掩盖了水中的细节。NASA探险62船员/

凯用物理学家的眼光分析了爱琴海的图像,他解释说:“海水的蓝色来自于水面以下:水中的粒子反射蓝光比其他颜色的光更多,所以我们看到的海是蓝色的。表面的反射对所有颜色的影响都是一样的,所以阳光闪烁的斑块看起来是白色的。”

爱琴海强劲的北风掀起了海浪,反过来又产生了这张照片的薄纱效果。凯说:“如果海面完全平静,我们只会看到一小块白色,但风会搅动水面,破坏反射。”“光线被波峰和波谷反射到不同的方向,如果方向是朝向卫星的,图像的那部分看起来会是白色的——这是太阳的闪光。”

从技术上讲,太阳闪烁的现象是一种镜面反射,与在静止的水面上在地面上创造镜面般的景观的现象是一样的。基说:“光从山上反射到湖面上,进入你的眼睛,就像太阳光反射到海面上,进入卫星的传感器一样,但太阳比山要亮得多。”

一个壮观的镜面反射捕捉到的城市公园Ecológico de Marapendi,里约热内卢de Janeiro。
一个壮观的镜面反射捕捉到的城市公园Ecológico de Marapendi,里约热内卢de Janeiro。A marijose, CC BY-SA 4.0/Wikimedia

对于使用遥感技术的科学家来说,太阳闪烁会对他们的数据造成严重破坏。例如,凯开发了复杂的海洋生态系统模型,用于帮助理解气候变化或制定更好的保护策略。但是,当太阳光照射到卫星传感器上时,包括潜在危险的存在,如有害的藻华,就会抹掉整个水柱的信息。“反射的阳光比来自水下任何东西的光都要亮得多,所以它掩盖了藻类的图像,”基说。她和她的同事们做到了研究了限制阳光闪烁的负面影响的方法.这些复杂的技术估计太阳光对传感器读数的扭曲程度,然后试图在图像处理过程中对污染进行补偿。

太阳闪烁可能发生在任何地方,但技术人员试图设计卫星路径以降低其可能性。不过,也不全是坏事。这种现象可以是便于绘制浮油图无论是人为泄漏还是自然渗漏。这是因为表面油对水有阻尼作用,可以改变其反射特性。在有阳光闪烁的开阔水域,浮油更容易被发现。

在图片的中间底部,长长的深色线表示新奥尔良南部墨西哥湾自然渗漏的浮油。浮油在开阔水域很难被发现,但在阳光照射的区域更容易被发现。
在图片的中间底部,长长的深色线表示新奥尔良南部墨西哥湾自然渗漏的浮油。浮油在开阔水域很难被发现,但在阳光照射的区域更容易被发现。美国宇航局地球观测站

太阳闪烁还能揭示地球大气中一个不可见的特征:大气引力波,这是一种通过大气稳定部分的空气波。从越过高山到雷暴上升气流,这些气流都会向上移动,直到重力将它们拉回地面,如此反复。你可以把它们想象成把一块石头扔进静止的池塘里所产生的涟漪的虚幻版本。在开阔的水面上,这些空气波改变了水面的反射率。在有阳光闪烁的地方,会产生长而大的海浪的错觉。云通常沿着大气重力波的波峰形成,增强了卫星成像时它们与冲浪的相似性。

太阳闪烁揭示了澳大利亚鲨鱼湾附近的大气引力波。看起来很长的海浪实际上是水面上方的空气带,它会上升和下降,与它们所类似的海浪相似。云通常在这些空气波的顶部形成,这进一步使它们看起来像水中的波。
太阳闪烁揭示了澳大利亚鲨鱼湾附近的大气引力波。看起来很长的海浪实际上是水面上方的空气带,它会上升和下降,与它们所类似的海浪相似。云通常在这些空气波的顶部形成,这进一步使它们看起来像水中的波。美国宇航局地球观测站

虽然大气引力波的可视化对天气预报、气候模型或其他应用并不重要,但由于太阳闪烁,它们在卫星图像中的出现,展示了我们周围有多少地球的运转在进行,而没有被探测到。这提醒我们,也许是阳光闪烁的一线希望。