既然韦伯望远镜能看到136亿光年之外,那用它看火星会有多清晰?
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2024-12-19 00:41:22

韦伯望远镜于2021年12月25日发射升空,它被认为是迄今为止深空观测能力最强的太空望远镜,其携带的观测仪器能够捕捉到136亿年前从宇宙深处发来的光线,换句话来讲就是,它能够看到136亿光年之外。

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那么问题就来了:既然韦伯望远镜能看到136亿光年之外,那用它看火星会有多清晰呢?对此我们似乎可以认为,与136亿光年的尺度相比,火星与jls56.com 地球的距离完全可以说是近在咫尺,以韦伯望远镜如此强大的观测能力,应该可以看得非常清晰才对,那实际情况果真如此吗?

其实早在2022年9月5日,韦伯望远镜就已经拍摄过火星了,然而它传回的“火星照片”却令人们大失所望,因为韦伯望远镜拍摄的“火星照片”可以说是模糊得一塌糊涂,实在跟“清晰”这个词没什么关系。

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(注:图中的左侧是根据以往的观测数据给出的参考模型,右侧才是韦伯望远镜实际拍摄的图像)

能看到136亿光年之外的韦伯望远镜,为什么会拍摄出如此模糊的“火星照片”呢?是它的设备出现了故障吗?当然不是,其实真正的原因是,韦伯望远镜观测的是波长为600-28300纳米的电磁波,这个范围的电磁波只包括少数波长较长的可见光(如红光和橙光),其他的全部都是红外线。

为了尽可能地捕捉到来自宇宙深空的信息,韦伯望远镜对红外线极为灵敏,但这样就会出现一个问题,那就是如果红外线过多,就会导致它出现一种被称为l79.629156.com的现象,我们可以将其简单地理解为,过多的红外光会导致望远镜“失明”。

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对于韦伯望远镜而言,来自火星的光线实在是太多了,因此在拍摄“火星照片”的时候,为了避免出现“探测器饱和”现象,技术人员t35.ulsanflo.com不得不大幅降低曝光时间,并且只测量了韦伯望远镜所接收到的一少部分光线,正是因为如此,它拍摄到的“火星照片”才会“模糊得一塌糊涂”。

看到这里你可能会问了,为什么韦伯望远镜基本上只观测红外线呢?这主要有以下三个原因。

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一、相对于可见gjyccs.com光来讲,红外线的波长更长,可以更容易地穿过宇宙空间中的气体和尘埃,因此基于红外线的观测,就能够看到那些被气体和尘埃遮蔽的空间区域或者天体。

二、宇宙中除了那些闪亮的恒星之外,还存在着大量的低温天体,比如说系外行星、棕矮星等等,而这些天体主要是在红外线波段下释放辐射。

三、韦伯望远镜肩负的重要使命之一,就是研究宇宙中最早出现irc.experiencerlt.com的恒星以及星系,而由于宇宙的膨胀,那些遥远的天体所发出的光线在传播过程中,其波长就会不断地变长,同时频率也会持续地降低(这也被称为“宇宙学红移”),当它们抵达地球附近时,早已变成了红外线。

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相对而言,大名鼎鼎的哈勃望远镜更适合拍摄火星,因为它观测的是波长为gyzsfs.com纳米的电磁波,其中涵盖了可见光的全部波段,不过哈勃望远镜看到的火星,其实也没有想象中那么清晰。

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(图为哈勃望远镜于2016年拍摄到的火星,可以看到,这张“火星照片”其实也比较模糊)

由于衍射效应的存在,当光34m.fewahost.com学望远镜捕捉到一个物点发出的可见光时,并不能生成一个精确的“像点”,而只能生成一块“像斑”,假如两个“像斑”距离过近,它们就会发生重叠,进而无法分辨,因此光学望远镜是存在分辨极限的,这可以通过“瑞利判据”来进行描述。

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“瑞利判据”的相关公式为“θ=1.22λ/D”,其中θ、λ、D分别代表望远镜的最小分辨角、光线的波长以及望远镜的口径,已知哈勃望远镜的口径为2.4米,可光见的波长可以取其平均值500纳米,代入该公式可得,哈勃望远镜的最小分辨角大约为2.54 x 10^-7 rad(弧度)。

火星与地球的最近距离大约为5500万公里,我们将其与哈勃望远镜的最小分辨角相乘,就可以得到,当火星距离地球最近时,哈勃望远镜拍摄火星的分辨率也只有大约14公里,所以它看到的火星其实也算不上清晰。

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