越近的星系我们就能看得更清晰吗?不,亮度和巨细才是要害因素

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为什么我们能够清晰拍摄到数亿光年之外的星系和星云,但直到2015年才气拍到更近距离的太阳系中冥王星的清晰照片呢?

由于距离只是决议物体成像效果的要素之一,因此并不是距离越近就越易成像。这就像是在问,为什么我们能拍下很赞的木星照片,却不能给我们留在月球上的周游者摄影?事实周游者距离我们更近。

经常使人们惊讶的是,天空中的星系看起来到底有多大?这是由于它们距离我们异常远,因此我们无法用肉眼看到它们,这就意味着它们异常小。然而,情形并非总是云云。以我们的邻人―仙女座为例,它距离我们有250万光年。但它在天空中占有了若干位置呢?一个点状物的巨细?

再想想。这是一张被调亮更容易看清晰的仙女座星系图片:

(编辑:由于它在谈论中泛起了许多次,上面的图片不应该被以为是夜空的真实图像。它是由正常夜空和仙女座星系的图像叠加而成的图片,显示了其相对于月球的巨细,现实上比你肉眼能看到的要亮得多)

我们肉眼很难看到仙女座星系的真正缘故原由是由于它异常异常幽暗,而不是由于它异常小。

不领会望远镜的人往往以为它们只是用来放巨细的图像。望远镜简直能放大目的物体但它们的作用不止云云;它们照样光网络装置。你可能见过业余兴趣者用这样的大反射镜:

这种装备通常被戏称为“光桶”,由于它们的主要目的是网络尽可能多的光线,以此发生一个比你肉眼所能看到的更亮的图像。物体的放大险些完全是通过替换目镜来完成的,且放大倍数越低,成像效果越好――更大的倍数现实上会将光线散射出去,因此反而会丢失成像图片的一些亮度和细节。

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不管怎样,再次回到冥王星的话题上来。冥王星很小,异常,异常小。当我们谈论天空中某物有多大时,我们使用角直径来权衡。其中太阳的平均角直径约为32弧分,月球的角直径也约莫是32弧分,以是它们看起来一样大。而螺旋星云――通常被称为“天主之眼”――约为16弧分,是太阳巨细的一半。木星约莫是30弧秒,或半弧分――月球的1/60。海王星呢?约莫是2弧秒,或月球角直径的1/900。

冥王星呢?平均角直径约为0.06弧秒,是月球角直径的1/32000。从视觉上我们的角度来看,你可以把32,000颗冥王星排成一排,则它的宽度相当于满月的宽度,它也许相当于月球上一个直径为100米的圆。

与此同时,距离我们异常异常遥远的星系仍然占有着天空中大量的空间。其中草帽星系是我小我私人最喜欢的星系之一,它距离我们3200万光年,但仍然占有了天空9弧分。从我们的角度来看,它看起来是冥王星的9000倍大。这就是为什么,纵然它离我们很远,我们仍然可以在地球上拍摄到它优美的照片:

关于这个话题,我看到了许多词汇,但只有一个就足够了:巨细。第二个词可能是“亮度”。

恒星、行星、矮行星和其他太阳系天体在宇宙学的靠山下是极其微不足道的细微,因此可以用像千米这样利便的小单元来丈量。

例如,冥王星距离地球约莫有30个天文单元,猎户座星云M42则距离地球有1400光年,一光年约莫是63000个天文单元。通过简朴的数学盘算解释,猎户座星云的距离约莫是冥王星的300万倍。不幸的是,冥王星的直径正好是2,377千米,而猎户座星云的直径是24光年,即227,000,000,000,000,000千米(227万亿),是它的955亿倍。此外,可怜的冥王星还不发光,而猎户座星云的发光却相当于几百颗恒星的亮度。因此在地球上,猎户座星云M42看起来比满月还要大,也足够亮,只需几秒钟的曝光就能拍摄到清晰的照片。

现在想想仙女座星系距离我们有250万光年远,它比猎户座星云M42的距离远1786倍。但该星系的直径约为22万光年,比猎户座星云大9200倍,有约莫1万亿颗恒星发出的光。因此在地球上,这个星系看起来比满月宽5倍,在摄影上的效果和猎户座星云M42相似。

为了说明这些看法,以下是本回覆中讨论的三个目的物体;我在观察台用一个500毫米的镜头拍摄了它们。其中红色箭头指示的险些不能见的单一像素所在位置是冥王星(拍摄于新视野号飞掠当天)。

BY: quora

FY: 张雨

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