地球“素颜”并非灰色

      近日，一则题为《“地球素颜照”曝光》的新闻在网上流传，声称未经处理的地球“素颜”呈现一片灰暗，与人们传统观念中水蓝色的地球大相径庭。
      这则新闻援引《每日邮报》的报道，称气象卫星“向日葵8号”在距离地球35790公里处拍下照片，以超高解析度细腻呈现了云朵、海洋、沙漠等细节。这张照片更是第一张未经任何颜色修饰的地球最原始样貌的照片。
      有网友看到这则新闻，开始“上纲上线”，说什么“日本人给我们上了一课”“我们被骗了很久”“雾霾”“皇帝的新衣”“暗黑星球”“地球需要买一台美颜相机”。
      站得高，看得远。在同步卫星轨道拍摄一张地球的照片，理论上应该是没有问题的。但“未经任何颜色修饰“的地球照片，是否就代表了“地球最原始样貌”呢？答案是否定的。
      让我们先来学习一个知识：瑞利散射。这种散射以英国物理学家瑞利的名字命名，指半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒对入射光束的散射，散射系数与波长的4次方成反比。空气分子的半径远小于可见光的波长，因此在白天，当太阳光经过大气层时，会与空气分子发生瑞利散射，因为蓝光的波长比较短，瑞利散射比较激烈，被散射的蓝光布满了整个天空，从而使天空呈现蓝色。大气中的瑞利散射对可见光影响较大，而对红外线的影响很小，对微波基本没有多大影响。
      从这则新闻中提供的信息“高度35790公里”来看，“向日葵8号”是一颗静止气象卫星，也就是说，它环绕地球的公转周期与地球的自转周期相等，因此它可以不断地向地面输送地球表面某一个地区的照片。中国的“风云二号”也是这样的卫星。
      由于遥感卫星大多在地球大气层之外，大气对光线造成的散射，必然会使得进入遥感器的光线有损失，使暗色物体表现得比它自身要亮，而亮物体表现得比它自身要暗，总体效果是降低了遥感影像的对比度和清晰度。其中，可见光中波长较短的光，比如蓝光和紫光表现得尤为明显，一方面被大气散射得太多，进入遥感器的能量不足，另一方面大气散射的颜色又降低了目标地物的反差。即使有专门蓝色波段的遥感器，其蓝色光的能量也是非常不足的，因此在遥感照片中常用红外波段来弥补这个不足，构成三色图像，就是常见的那种把森林显示为红色的图像。
      但是，在这则新闻中，其图像似乎是要还原地球的本来颜色，那么就应该是用可见光波段合成的，但蓝色光不足的照片，就像电脑RGB投影机中B针脚接触不良的投影效果，整体上表现出灰暗的色彩，大致与这张地球照片类似。
      因此，卫星遥感照片不进行后期处理，那根本就不是地球最原始样貌的照片，而是遮挡了部分颜色光线的照片。常见的处理方式包括扭曲校正和灰度图像拉伸处理。卫星在运行过程中，并不能保证与地球完全静止，总是会发生一些微小的偏移，从而在图像扫描过程中发生一些错位。扭曲校正处理可以消除这些错位带来的影响。而拉伸是最基本的图像处理方法，可改善图像显示的对比度。如果对比度比较低，那么就无法清楚的表现出图像中地物之间的差异，因此，往往需要在显示的时候进行拉伸处理。拉伸是按照波段进行的，它通过处理波段中单个像素值来实现增强的效果。
      为了还原地球本来的面貌，人们必须对一些颜色进行增强处理，才能得到地球真实的“素颜照”。当然，它仍然是美丽的蓝色星球，不用怀疑。
      （来源：中国气象报）