瀚海狼山:灿烂的星空完全是假象?

2020-07-30 09:29:54   

天问一号已经脱离了地球的引力开始了快速的奔向火星轨道。现在每24小时就能飞离地球90万公里以上,也是发射过的速度最快的航天器。在距离地球大约150万公里的地方,相机对地球和月球拍摄了一张罕见的合影。居然发现地球和月球都成了一半的“月牙”。其实这才是在百万公里外拍摄地月系统的常态。过去的大多数卫星和有人的航天器飞行轨道距离地球都很近,仍然会把明亮的,反射太阳光的地球和周边大气作为背景。很难拍摄到地月系统的全貌。而当距离遥远到一定程度,在地外轨道航天器的远视角中,地球大部分时间,就是一个小小的月牙。如果天问一号飞到火星附近的轨道,那么再回望地球,地球也成了一个小星星而已。不过说起小星星。这里就有了另外一个争论了很久的问题。这就是这张照片,再次证明在深空,是看不到星星的。
过去屡次证明,嫦娥探测器落在月球表面或者在地月之间轨道飞行时,也是看不到星星的。甚至按照阿波罗任务航天员的说法,在地月轨道之间飞行时,从飞船的舷窗往外看,也基本看不到星星。但是人类在地球上,只要是晴天,即使在夜间灯光璀璨的大城市中,抬头也总是可以看到一些星星。现代城市人,即使在晴朗的夏季夜晚,也很难再看到璀璨的银河。这是因为当代城市周边的夜空光污染很厉害,掩盖了银河的亮度导致很难看清。40岁以上的人,恐怕很多都是亲眼见过银河的。因为当年的城市化远远没有像现在这么大面积的铺开。不过就在这两年。瀚海狼山(匈奴狼山)到远离城市的海岛上,还是又一次在夏季的夜间看到了璀璨的银河。这说明银河并没有跑远。在地面看不清,并非星河没有以前那么亮了。
星星白天肯定是看不到,夜晚却能看到。道理本身比较简单,这就是一个曝光度和人眼敏感度的问题。周边都是强光下,自然看不到比较暗的光源。大多数航天器的白光相机的白平衡和曝光度,也是按照人眼的成像标准来拍摄。像是天问一号这种对地月系统成像的相机。同样是暴露在太阳的强光照之中,因此拍摄不到任何星星也是正常的。那么新的问题是,如果飞船绕到地球背后的阴影区。此时航天员从舷窗往外看,按照大多数人的惯性思维,此时应该能看到比地球上更璀璨的星空,因为没有了大气层的干扰。而事实上却是大相径庭。即使飞船在地球的阴影区,只靠眼睛仍然基本看不到几颗星星,更不用说璀璨的银河。从飞船舷窗往外看,仍然是近乎漆黑一片;最多往地球方面看,偶尔可以看到地球城市的灯光。于是一种说法由来已久,就是说所谓的银河和璀璨星空,都是假象和幻觉。

因为飞船即使在地球的阴影区,没有强烈阳光干扰的情况下。肉眼看到的天空仍然是黑漆漆一片。甚至有人认为所谓的灿烂星空,都是“上帝”在逗人类玩儿而已,要不为何在大气层内看得到,而出了大气层就“什么都没有”?但是大气层外的哈勃天文望远镜,却又能拍到各星系的辉煌景象?关于这个悖论,整个网上居然没有特别靠谱的解释。狼山却可以试着解释一番,不一定完全正确,但也大差不差。实际上在地球周边,除了太阳和月球这两大“自然强光源”,其他的任何星光都是相对非常微弱的。绝大部分恒星在地面上看上去是一个“亮点”,其实这些点都是无限小的。只有肉眼可见的5大行星,特别是金星,是一个很小的“圆点”。其他的任何太阳外恒星的光点,都是无限近乎于“零”的存在。

那么为何在地面上看得到璀璨银河和星空,在太空却基本看不到?除了阳光对曝光度和白平衡的影响外。更重要的是地球的大气层,就像一个电影大银幕。如果你看过“野电影”,就知道在屏幕的后面,也是可以看电影的,只不过上面的文字和画面都是反着的。正因为有大气层这个超级“大荧幕”,因此人类可以基本完整的在这个荧幕的后面看到星空的“加强版”。而出了大气层,即使在地球的阴影里,看星空时,也等于人眼不是通过荧幕看电影,而是直接眼睛对着放映机的光束看电影。除了晃眼外,其实是看不成任何电影的。前面说过了,太空中几乎所有恒星的视角都非常小,小到近乎为零。而星光落到大气层上,因为光线散射的关系,其实是变相放大的星光的范围。导致人眼都可以感光。

这相当于一只钢笔在纸上点一个小墨点。从远处看多数情况下是看不清的。但是如果这张纸是宣纸,那么这个墨点会散开的比较大,从这种纸的背面,再从远处就比较容易看到这个墨点了。而大气层就是这张容易对星光“渲染放大”的宣纸和大银幕。而太空中由于没有这张宣纸和“大银幕”,因此对视角极小的遥远星光来说,已经在人眼成像的敏感度以下,因此即使在地球的阴影里看天空,仍然是“漆黑一片”。相反,由于哈勃太空望远镜是通过望远镜光学系统,极大的放大了遥远星光的成像角和曝光度。反倒又可以很好的成像了。因此并非银河和星空在大气层外不存在,而是人眼和类似人眼的相机不能很好的成像而已。不论看得到和看不到,银河和星空都在那里。