既然哈勃望远镜可以看到几亿光年之外,那么用它来看月球,火星可以有多清晰?

答:并没有大家想象得那么清晰,哈勃望远镜观测月球,大约只能看清50米大小的物体。


(即便在照片中挨的非常近的两点,实际上相隔非常遥远。)

右下角的照片,就是哈勃望远镜用深紫外波段拍摄的照片,可以说是非常清晰了,其中的红叉,就是右上角月球车的位置。

哈勃望远镜也是这样的,当对焦距离较远时,望远镜的通光量大大减小,对不发光物体的观测能力大大降低,但是对于发光物体还具有很高的观测能力。

一般哈勃太空望远镜拍摄的数十亿光年远外的天文图,一般都是直接发光体-恒星的组合。光线强度足够,而拍摄的月球、火星、木星等都是反射的太阳光很微弱,这对于光学望远镜是有影响的。
既然哈勃望远镜可以看到几亿光年之外,那么用它来看月球,火星可以有多清晰?


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该图片的分辨率,大约能区分出50米大小的物体,再小的就无法进行分辨。

那么再回到原来的问题,为什么哈勃望远镜看月球或者火星的分辨率还是这么低?

(哈勃望远镜观测到的星云图景)

大约只能看清50米大小的物体,是不是已经令大家感觉到非常失望?但事实就是如此。

Δφ=1.22λ/D(Δφ是极限分辨角,λ是入射光波长,D是望远镜口径)。

首先哈勃太空望远镜是人类目前可以在太空中观测可见光的望远镜,我们现在在网络上拥有比较多的、关于太空中的比较漂亮的图片,基本上都是由哈勃望远镜提供的。

类型: RC 反射镜

焦比=焦距/口径=57.6/2.4=24 这个一个超长焦比的望远镜,俗称一个“洞”,什么含义呢,就是看景物只能看到局部,如果事先不告诉您看哪里的话,您根本就不知道在看什么!

人类观测宇宙是两条腿走路,出来哈勃望远镜和韦伯望远镜这样的可见光望远镜外,地面上中国的FAST巨型射电望远镜也会在电磁波频段去观测宇宙。

我们可以与普通的相机做个对比:一个沾满整个画面的月球,大概是5000×5000像素的分辨率;而用哈勃望远镜来拍摄的话,则会有140000×140000像素。所以从像素的层面看,哈勃望远镜还是能吊打一众相机的。

好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!

哈勃望远镜虽然能看到几十亿光年外的天体,但是也仅仅是能看到,看到和看清是两回事,在哈勃的拍摄的宇宙美景中我们能看到完整的星系,虽说哈勃拍摄到星系照片原版大小达到了几十G,但是放大来看也只能看到一群亮点,无法看到任何细节。

火星轨道器MRO,距离火星表面300公里,它的分辨率是0.3米,也就是说,火星表面上1米的物体在照片中就可以占几个像素点了,分辨出模样是没有问题的,这个比哈勃的分辨率(13千米)可不知道要好到哪里去了呀。

所以,哈勃平时看不了火星和月球,只有极其特殊的时候,才能对其进行一定程度的拍照,但是分辨率也不会很高,距离越远,分辨率越低,清晰度大概也就是天文望远镜的几十倍,这是光学显微镜所决定的。

其实要是到了夜晚,我们就算是利用肉眼,也可以看到夜空中有很多星星,它们的距离可能会有各种各样的不同,但我们的确可以看到发光的星星,这也说明我们利用肉眼可以看到的距离是非常遥远的,这就是因为那些物体都是光源,会不停的发射光线。

实际上,NASA确实用过哈勃望远镜拍摄月球,为的是勘查月球上的元素构成。

而且出现更加严重错误的就是,在出厂的时候又没有检测出来,而且到了需要发射的阶段也没有进行相关的检查,就这样直接的被送上了太空,它已经失去了在地面上检查修正的机会,所以人们只能在太空中给它利用其他的设备进行矫正。

哈勃望远镜虽然强大,但是自1990年发射升空以来已经工作了几十年了,最远看到过134亿光年外天体的哈勃望远镜在2020年前后就要退休了,它的继任者詹姆斯.韦伯太空望远镜将携带6.5米的反射镜前往拉格朗日点进行工作,尽可能的为人类揭开宇宙奥秘。

虽然哈勃可见进行深空观察,但是如果用它观测太阳系里面的月球或者火星,就不行了。哈勃是个远视眼,你看近距离的根本不不行,不太好聚焦。另外,哈勃强大的光线收集能力,如果强行对月球聚集,大量的光线有可能直接把哈勃的光线收集器直接烧毁。再说,哈勃的轨道和月球和火星不一样,也比较难调整姿态对着月球和火星,只有月球或者火星刚好运行到哈勃前面时,才能对他们进行拍照。

以下是哈勃太空望远镜拍摄的月球表面,并没有我们想象中那么清晰。
以下是哈勃太空望远镜拍摄的木星,远没有朱诺号木星探测器拍摄的清楚。虽然哈勃太空望远镜拍摄了100多亿光年之外的星系,但是拍摄的照片中每个像素点都可能会达到几光年,如果把太阳系放在上边一个点像素点都填不满。

(3)哈勃望远镜对天体的观测能力,取决于相对距离和天体的绝对亮度,并不是距离一个因素决定,其中“亮度”这个因素很容易被人忽略;

个人浅见,欢迎评论!


然而哈勃望远镜是天文望远镜,对于上百亿光年的星系由于面积大可以清晰成像,可对于几十万千米的月球与火星却难以看清细节,如果月球上有一个人或者一只兔子是看不到的。

看得清与看得远完全是两码事,哈勃望远镜的角分辨率是0.05角秒,火星距离地球最近的时候也得在5600万公里之外,那么哈勃观看火星的分辨率大概在13千米,就是说它只能够分辨13千米物体的大致模样,观测到的火星差不多就是这个样子:

看不到细节。

哈勃望远镜


哈勃望远镜重达11600kg,造价近30亿美元,清晰度是地面天文望远镜的10倍,能观察到130亿光年的原始星系。是1990年4月24日由美国肯尼迪航天发射中心发射,以美国天文学家埃德温.哈勃名字取名。


哈勃望远镜是看不到星球的细节的,用它来看月球分辨率就只有50米,看火星的话只能倒是能看清火星的整体,但是是绝对看不见细节的,其实这不能怪哈勃望远镜,要怪就怪天体距离实在太远了。

哈勃的心脏就是光学系统,由两个双曲面反射镜组成,主镜的口径有2.4米,前面4.5米处的副镜口径有0.3米。光线先投射到主镜再反射到副镜,接着由副镜射向主镜中心孔,从中心孔投射到主镜焦点面上就形成了高度清晰的影像。在哈勃自带的精密仪器处理后将数据传回地球。

上图为哈勃的内部结构示意图,其中有一部分是光学结构,我们可以从中了解到哈勃应该是一个RC光学结构的望远镜。

用哈勃望远镜看月球和火星,感觉是高射炮打蚊子,大材小用。问题是,你高射炮还打不着蚊子。

既然哈勃望远镜可以看到几亿光年之外,那么用它来看月球,火星可以有多清晰?

一样的,哈勃望远镜是用来观测星系的,它可以把遥远星系发出的光线,在达到地球时有效地集中起来用于成像。即便这些光线经历了遥远距离的传播,已经变得十分微弱,哈勃依然可以收集到足够的光线成像。目前,理由哈勃,人们成功观测到了距离地球134亿光年的GN-z11星系发出的微光,也是宇宙大爆炸发生后4亿年时发出的光。

如果哈勃太空望远镜的口径还能大一些,拍摄月球和火星也会更清晰一些。但是目前口径只有2.4米,角分辨率最小是0.065角秒(一度的三千六百分之一)。月球距离我们38万公里按照角分辨率算只能分辨出大小为50米的物体,也就是说它拍摄的月球表面照片50米的物体只是一个像素点;而如果用哈勃拍摄火星,只能分辨出大约13公里的地形,简单理解一个像素点就要13公里。而我们发射的火星车、月球车最大也就几米。

月球距离地球38万公里,该分辨能力相当于在北京观测位于上海处,大小0.16米的漫反射物体(相当于一部6英寸手机大小),这已经相当厉害了!


其实就是当年美国利用航天飞机才可以将太空望远镜送到太空,因为航天飞机的运载量比较大,空间也比较充足,才可以完整的装得下一个太空望远镜。其实人们在安装哈勃太空望远镜的光学检测透镜的时候,竟然忘了拿掉支架两边的塑料保护膜,这样造成的一个直接结果就是哈勃望远镜“近视眼”。

看这张图的特征应该是拼接的,即焦比太长倍率太大无法拍下全景时只能用多张拼接成一张完整的高清照片,这是拍摄高清月面时常用的技术手段!

对于哈勃望远镜的拍摄的图片,我们需要认清几个事实:

但随着美国航天飞机的退役,美国基本已经没有能力再发射这样的太空望远镜,所以即使是这样的一个“近视眼”的望远镜,也是人类目前唯一的存在,人们就更加懂得需要珍惜它了,但如果中国也能发射一个,那就不一样了。

月球与地球平均距离是38万千米,可求得月球上的物体要大于111米才能使哈勃望远镜观测到。火星近地距离是5461万km,物体就要大于15km才能被哈勃观察到。

这也足以说明我们能看见物体与可以看见发光的物体是有很大的区别,而题目中所说到的这种情况,基本上也就是这两种情况的区别,所以如果利用哈勃望远镜去观测月球的话,由于月球并不是一个光源,所以可以看清的物体大小还是比较有限的。

但其实我们利用肉眼可以看清的物体,其实也就是几十米而已,如果眼力更好的话,有一些人可以看到超过100米也是有这样的可能,要是想看到更远就比较难了。

这张图则是哈勃望远镜利用光谱分析,得到的月球表面元素构成的照片。不同的颜色通道代表不同的元素。

视直径1980除以单像素分辨率0.0168约等于117857,这就是月球直径的分辨率。月球直径是3476公里除以117857像素,得到约0.0295公里/像素,大约30米左右,这就是单个像素的分辨率,也就是哈勃对月球的识别极限了。

答案是否定的,哈勃望远镜拍摄过月球,图片如下:

哈勃望远镜设计之初就是让它来观测深空图景的,近距离的活计,那些轨道探测器就可以胜任了,我们在地面上拿着双筒天文望远镜就可以看到月球上的环形山了啊。


哈勃望远镜拍摄月球其实是大材小用,人类在月球和火星轨道都有高分辨率的卫星,完全能看到火星和月球的一些细节,而哈勃望远镜观测遥远天体时最重要的就是亮度和距离,宇宙深空中的星系和天体本身就是强光源,哈勃可以轻松的看到它们,就好像一个人能在漆黑的夜晚清楚的看到100米外的灯光一样,但是这个灯光是什么发出来的就看不清了。

由上式可得下式:tanΔφ/2=R/d

哈勃无论是观测火星还是月球,它的分辨率都远远远远低于月球轨道器以及火星轨道器。

之所以限定为“漫反射物体”,是因为如果物体是发光源,那么可以在更远的距离上看到;好比我们在光线较弱夜晚,很难看清10米处的物体,但是在500米外燃着的蜡烛却很容易被我们发现。

前面有很多朋友说哈勃望远镜看月球时,最小分辨长度只有50米,也就是说小于50米的东西就看不清了。这好像让人觉得哈勃望远镜分辨能力很差似的。实际上,月球本身半径就有3400千米,能看到五十米,已经非常非常清晰了。

哈勃望远镜也拍过火星,其实分辨率也很不错了:

近在咫尺的月球也就那样了,至于火星我就不算了,题主实在想知道可以自行计算,你只要得到火星近地点的视直径就可以按照上面的方法计算。而视直径的计算也不难,以近地点为半径算周长,用火星直径除以周长,然后乘以360就得到视直径弧度,再乘以60得到弧分,再乘以60得到弧秒。

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而这些遥远星系,动不动就远在几亿光年、几十亿光年之外;那么肯定有人会想,如果用哈勃望远镜观测月球,分辨能力会不会超强?

望远镜的分辨率主要和口径有关,并且哈勃超长焦比,加上其在太空,没有大气层视宁度和悬浮颗粒影响,其可以达到极限!其可见光分辨力0.0583角秒。实际受系统精度限制,这个值会加大,目前一般认为哈勃的总体分辨力优于0.1角秒,这个角秒大家其实都没什么概念,简单的说在月球这个距离上,大约能分辨50M左右的物体(即50M的物体为一个点)!火星距离5500万千米至2亿千米不等,您可以用三角函数计算下,0.1角秒的顶角三角形,垂线距离为5500万千米的时候底边长度是多少,就是极限分辨率的尺寸!

其实用看多远来评价一台望远镜是一个错误的观点,比较准确的说法是这台望远镜的口径是多少?焦比是多少?极限分辨率是多少,这两个一定的时候基本上它的光学性能就定了;天文望远镜标注有一个F值就是焦比,观看不同的天体选用不同焦比的的望远镜能获得最佳观测性能!

RC结构的主镜和副镜一并构成这个望远镜的焦距,副镜的弧面将大幅增加这个复合焦距,如下为哈勃的光学参数:

(1)数千万、数亿光年之外的星系,每个像素对应的实际尺寸,都有数十光年;

哈勃太空望远镜的物镜口径是2.4米,上面的光学系统里配备了一个长焦距的行星照相机,根据资料给出的行星照相机1600×1600像素时,单像素分辨率为0.043弧秒,而现在的相机CCD的分辨率是4096×4096像素,所以单像素分辨率大约为0.0168弧秒,相机分辨率大约相当于1600万像素。经查月球视直径约33弧分,(百度出来是33’27”,取整数33’)约1980弧秒。根据这个数字我们可以来简单计算一下用它看月球是什么效果。

其实哈勃望远镜之所以看得这么远,并不是因为它真的可以看得很远,其实它能观察到的,尤其距离我们非常遥远的天体,一般都是会发光的天体。

哈勃望远镜主要由光学系统、广域及行星照相机戈达德高解析摄谱仪、高速光度计、暗天体照相机、暗天体摄谱仪等仪器组成。

如果您还是没有太大的概念,那么下面简单再比喻下,比如我拿个双筒望远镜即能看到月球上的环形山,但我仍然看不清楚一千米以外那个房子窗户里的人在干吗…..这就是看得远和看得清的区别!

这原因就取决于主镜片的口径,由公式:

口径: 2.4 米 (94 英吋)

哈勃太空望远镜最远观测到140多亿光年之外的星系,那么用哈勃望远镜观测距离我们38万公里远的月球,距离超过5000万公里之外的火星是不是非常清晰?

焦距: 57.6 m (189 ft)

集光面积: 约4.3 平方米 (46 平方英呎)

如果想进一步观测月球,就只能靠环月飞行器,或者直接登陆月球啦!


哈勃太空望远镜,是人类目前服役中最强大的可见光望远镜,我们看过的很多遥远星系的漂亮图片,都出自哈勃太空望远镜。

而在浩瀚的宇宙中,其实并不是只有恒星这样的天体,还有很多天体都是不会自发的进行发光,所以如果它们距离我们非常遥远的话,就算是利用哈勃望远镜,也是无法观察到它们的。所以说哈勃望远镜可以看到几亿光年之外的物体,主要也是因为可以观察到那些发光的天体。

例如像恒星这样的天体,它们就是因为可以进行核聚变而不断的对外发射光线,它们在太空中也就可以成为一种光源,只要我们利用好观测设备,即使它们处在非常遥远的地方,我们也是可以观察到它的。

如果知道了以上原理,就很容易明白哈勃望远镜能观测数十亿光年外的星系,但是对月球的观测能力很有限;不过,哈勃望远镜观测月球,也比地面上的其他可见光望远镜强很多倍。

而月球离哈勃就近得多了,但是也仅仅只能分辨50米以上的物体,即大约50米就只是照片上的一个像素点。

下图为哈勃拍到的火星:

本文图片来源于网络,侵删!

(2)星系中存在大量的恒星,这些恒星都是较强的发光源,无数这样的发光源提高了星系的绝对亮度,也大大提高了哈勃望远镜对它们的观测能力;

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