计算机艺术中的星球
2016/1/10 中科院之声
看到这幅图，你能联想到什么吗？有没感到很像梵高的画作《星夜》或者《罗纳河上的星夜》呢？
图1 星夜
图 2 罗纳河上的星夜
这只是下面图中的一部分。
图 3 视频《永恒洋流》截图
上图显示的是采用计算机3D技术模拟全球洋流的模型。该模型来自NASAJPL和MIT的联合项目PhaseII或称为ECCO2(Estimatingthe Circulation and Climate of the Ocean)。ECCO2将全球海洋、海上冰川的卫星和定点数据以及MIT生成的循环模型(MITgcm)结合在一起，绘制出让人惊叹的作品。洋流对全球温度的平衡至关重要，全球的气候、生活、生产都受到洋流的影响。ECCO2提供大洋各个深度的洋流，但只有表层的洋流在影片中显示。画面中的洋流不断的盘旋蜿蜒，配上海蓝色的背景，让人感叹自然的奇妙。
梵高作为艺术家以直觉和灵感表达他眼中的世界之美；科学家们采用实验数据和计算机仿真呈现出自然之奇，艺术和科学在这里相互契合。下图是数码概念艺术家AlexRuiz用photoshop合成的梵高创作星夜的场景图。
图 4 Alex Ruiz用photoshop合成的梵高创作星夜的场景图
下面是ECCO2提供的完整视频。该视频显示了2005年7月到2007年12月的世界海洋表面洋流。该视频在SIGGRAPH(SpecialInterest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques ，计算机图形图像特别兴趣小组，计算机协会ACM的一个机构)组织的2012年亚洲计算机动画节上展示。
但这个视频只包含了洋流的运动，也没有旁白。
下面再给出一个4分钟的短视频，该视频中的洋流和大气运动表现的更为逼真、震撼，不光有洋流的模拟还有大气运动的模拟。
视频为我们讲述了地球是如何抵御太阳风，并利用洋流、大气运动平衡全球温度的。该视频在2014年被国家科学基金(NationalScience Foundation ，NSF)和《科学》期刊推选为2013年NSF国际科学与工程可视化挑战赛视频组的冠军。该短片将作为2014年《科学》特别单元的头条，在ScienceMag.org和 NSF.gov上发布。并作为JacksonHole Wildlife电影节科学媒体奖的最终角逐者。
这里我们为原视频添加了中英文字幕，方便大家观赏。
为了方便没有WiFi的朋友，这里先放出几幅视频中的截图。
图5 太阳风暴袭击金星
图6 地球的大气循环
图7 墨西哥湾洋流
图8 海面下的洋流
附录：短片《动态地球》字幕
What safeguards our solar system... is ourstar.
太阳星系系统的保卫者是我们的恒星太阳。
The sun provides a shield, stretchingbeyond the last planet in its orbit: a force field that deflects these"cosmic rays."
太阳提供了一面盾牌，用它的引力场使许多宇宙射线偏斜，将之外的行星拽在它的轨道上。
But these "solar winds" can bedangerous too, especially during outbursts called coronal mass ejections.
但太阳风也是危险的，尤其是突然爆发的时候，也就是所谓的日冕物质抛射。
Want a vision of earth gone wrong?
想要知道如果地球被太阳风玩坏了会怎样。
Just look at what solar storms do oursister planet, Venus.
不妨看看太阳风暴下我们的姊妹星金星是什么样子的。
They strip away lighter elements in itsupper atmosphere, hydrogen, oxygen and the molecule they form: water.
太阳风剥去了她上层大气的较轻的元素，氢、氧以及它们的分子形式：水(H2O)。
What's left is a witch's brew of noxiouschemicals including thick sulfurous clouds.
留下的只有厚厚的像女巫酿造的剧毒化学物质——亚硫酸云。
How has Earth avoided the grim fate ofVenus?
地球是如何躲开像金星那样悲催命运的呢？
We can see the answer as the solar stormapproaches Earth.
让我们看看太阳风暴接近地球时发生了什么吧。
Our planet has a protective shield all it'sown-- A powerful magnetic field generated deep within its core.
我们的星球自带护盾——一个由其深处内核生成的强大磁场。
In fact, that's just our first line ofdefense.
事实上，这只是我们的第一道防线。
Much of the solar energy that gets throughis reflected back to space by clouds, ice, and snow.
大部分穿透磁场的太阳的能量都被云层、冰雪反射回外太空。
The energy that Earth absorbs is justenough to power a remarkable planetary engine: the climate.
地球吸收的能量已经足够驱动那非凡的星球引擎：气候。
It's set in motion by the unevenness ofsolar heating, due in part to the cycles of day and night, and the seasons thatcause warm tropical winds to blow toward the poles and cold polar air towardthe equator.
地球上气候运动是因为太阳的加热不均。这种不均，部分是因为地球的昼夜交替，而且四季的变化使得热带温暖的风吹向极地，而极地的冷空气向赤道运动。
Wind currents drive surface ocean currents.
风的流动驱动着大洋表面的洋流。
This computer simulation shows the GulfStream winding its way along the coast of North America.
计算机仿真显示了墨西哥湾流沿着北美的海岸线蜿蜒。
This great ocean river carries enough heatenergy to power the industrial world a hundred times over.
这条海洋上的大河携带的热量超过工业世界的几百倍。
It breaks down in massive world pools thatspread warm tropical waters over northern seas.
它分解成了大量世界池，将温暖的热带海水传播到北部的海域。
Below the surface they mix with cold deepcurrents that swirl around under sea ledges and mountains.
在海面下它们和沿着海底峭壁、山脉打旋儿的深层的冷洋流混合
Earth's climate engine has countless moving parts: tides and terrain,cross winds and currents-- all working to equalize temperatures around theglobe.
地球的气候引擎有着数不清的运动着的组件：潮汐和地势，侧风和气流。这些组件都在为了平衡全球的温度而工作着。
编者、字幕翻译、素材提供、压制：宋金伟 中国科学院国家空间科学中心 空间综合电子技术研究室
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