地球的能量来自哪里？8月21日日全食NASA有望揭开这一奥秘

1998年8月3日下午3点钟，科罗拉多州博尔德市的一片漆黑。一团厚厚的云层出现在头顶上方，整个城市黑暗了30多分钟。校准过的辐射计显示，到达地面的光线非常低，研究人员决定用计算机模拟这个有趣的事件。

2017年，在博尔德举行的这次活动的启发下，美国宇航局的科学家们决定探索月球的日蚀，了解更多地球的能量系统。

在2017年8月21日，科学家们正期待着今年的日全食穿越美国，以提高地球能源的建模能力。在巴尔的摩的摩根州立大学工作的国家航空航天局(NASA)科学正团队正准备在日食前后收集地面和卫星的数据，这样他们就可以用先进的计算机模型模拟今年的日食，他们所用的是三维辐射传输模型。如果成功，该团队将会开发新的计算方法，提高我们对到达地面的太阳能总量的估计，以及我们对控制地球能源系统的关键参与者之一云的理解。

地球的能量系统在持续的舞蹈中，以保持太阳辐射和地球到太空的辐射之间的平衡，科学家称之为地球的能量预算。云的作用，无论是厚的还是薄的，在它们对能量平衡的影响中是很重要的。

在2017年的日全食中，月亮将在美国的一大片地区投下巨大的阴影，就像一大片云一样。该团队已经知道了月球的尺寸和光阻特性，并将利用地面和空间仪器来了解这个巨大的阴影如何影响到地球表面的阳光，特别是在阴影的边缘。

科学团队负责人表示：“这是我们第一次能够利用地面和太空的测量来模拟月球的阴影，在美国的地球表面，计算到达地球的能量。”

尽管在日食和云层阻挡阳光照射到地球表面的时候，月球挡住了太阳，但这两种不同的现象都需要类似的数学计算才能准确地理解它们的影响。科学家预计，这个实验将有助于改进目前的模型计算和我们对云的认识，特别是在任何时候覆盖大约30%的地球上的较厚的低空云。

在这个实验中，科学家们将在三维辐射传输模型中模拟日全食，这将帮助科学家们了解能量是如何在地球上传播的。目前，模型倾向于在一维中描述云。在许多情况下，这些一维计算可以为了解大气创造有用的科学模型。有时，需要一个三维的计算来提供更精确的结果。最大的区别是3D云在许多方向上反射或散射太阳能，从上到下，也从云的侧面扩散。这种三维的行为产生的能量与一维模型所能预测的不尽相同。

科学家表示：“我们正在测试做某种复杂计算的能力，这是对三维数学技术的测试，看看这是否比之前的技术有所改进，如果成功，那么我们将有气候模型更好的工具，并能用它来回答地球的能源预算和气候问题。”

在即将到来的日食中，科学家将驻扎在怀俄明州的卡斯珀以及密苏里州的哥伦比亚，收集关于地球上的能量的信息。与此同时，在太空中，美国宇航局的地球多色成像摄像机，也就是DSCOVR宇宙飞船上的EPIC，将观测到地球上的光，这可以使科学家估计到达地球表面的光的数量。