42年只做一件事：精確丈量太陽與地球間的能量

探索宇宙奧秘 · 理性思考

1958年1月31日，美國首顆衛(wèi)星“探險者1號”升空，它只工作了一百多天。

但它不會想到，自己開啟了一項持續(xù)至今、長達42年的科學接力。這項接力只為一件事：搞清楚太陽給了地球多少能量，地球又還給了宇宙多少。

2026年2月19日，NASA發(fā)布了一份特別的總結。這不是某個新發(fā)現(xiàn)，而是一場持續(xù)近半個世紀的精確測量宣告完成。當我們抬頭看云卷云舒，感受四季冷暖，背后是人類用四十二年時間，在地球與太陽之間，豎起了一把看不見的標尺。

故事的轉折發(fā)生在1984年10月。

當“地球輻射預算衛(wèi)星”從挑戰(zhàn)者號航天飛機發(fā)射時，科學家凌晨3點半就得爬起來。那天陰天，航天飛機點火瞬間，尾焰把整個天空照得通亮。一位老科學家后來回憶，飛機穿入云層，光暗了下去，一分鐘后天空又亮了——那是太陽反射在尾焰上。“說起這事，我還是有點激動。

激動是因為他們終于能驗證一個猜想：云到底在給地球加熱，還是降溫？

1980年代末，衛(wèi)星數(shù)據(jù)給出了直接觀測的證據(jù)：云，其實在冷卻地球。這個結論現(xiàn)在看來簡單，但在當時，它是理解地球能量平衡的關鍵一步。

更有意思的細節(jié)是，為了搞清“從哪兒算大氣層頂”，科學家們吵了一整天。最后只好指定一個人計算，結果是：地面往上30公里。

嚴謹?shù)浇跗珗?zhí)，這就是科學。

為什么要精確到30公里？

因為地球的能量平衡，就是我們的生命線。如果把太陽比作永不關閘的收入，地球往外輻射就是支出。收支平衡，氣候穩(wěn)定；收大于支，全球變暖。

這是一個極其精密的系統(tǒng)。1880年左右，人類開始試圖理解它。1975年，Nimbus衛(wèi)星首次給出全球尺度的太陽輻射數(shù)據(jù)。到今天，CERES儀器已經把測量精度推到極致——它被稱作NASA飛過最精確的輻射計。

最新數(shù)據(jù)顯示，地球正在持續(xù)“收入大于支出”。但更重要的不是這個結論，而是我們能精確說出“大多少”。

基林曲線讓人類看見二氧化碳，地球輻射預算讓人類看見能量。兩者缺一不可。

說到這，讀者最關心的問題來了：我們呢？

實事求是地說，這個領域中國是追趕者，但追趕的速度不慢。

風云系列氣象衛(wèi)星早就搭載了地球輻射探測儀。2018年，風云三號D星正式業(yè)務運行，其高精度太陽輻射監(jiān)測儀，能夠以0.2%的精度測量太陽常數(shù)——這個水平已經接近國際前沿。

但差距在于“連續(xù)性”。NASA從1978年就持續(xù)監(jiān)測太陽能量輸入，ERBE和CERES項目加起來連續(xù)跑了42年。這種幾代人的數(shù)據(jù)積累，不是單臺儀器能取代的。氣候科學本質上是時間序列的科學，誰的數(shù)據(jù)長，誰就擁有發(fā)言權。

中國科學家很清楚這點。2021年，國家衛(wèi)星氣象中心啟動風云衛(wèi)星輻射基準網建設，目標就是建立自主的高精度、可溯源輻射基準。說得直白些，就是要讓我們的數(shù)據(jù)，自己能給自己“校準”，不必總拿別人的當標準。

“做觀測科學，你永遠不會完成理解。永遠處于可能有人發(fā)現(xiàn)新東西的狀態(tài)，永遠不會有最終逃脫到絕對肯定的那天。”

這不只是謙虛，更是科學的本相。

太陽照常升起，地球默默散熱，我們在地面之上30公里處，放了一把尺子。42年，這把尺子越做越準，但我們仍不知道明天會發(fā)現(xiàn)什么。也許云的變化比模型快，也許太陽沒那么穩(wěn)定，也許一個從未想過的反饋機制正在暗中運作。

唯一能做的，就是繼續(xù)測下去。

這大概就是人類理性最動人的地方：承認永遠不確定，但堅持測量每一分不確定。