現在最高級的天文望遠鏡能夠看到外星球表面嗎?

2021-01-13 時空通訊

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能不能看到星球表面,關鍵還是這個星球距離有多遠。

這個問題所謂「星球表面」有些模糊,不準確。月球算星球嗎?火星算星球嗎?木星土星算星球嗎?太陽算星球嗎?

還有所謂「表面」也很含糊,是要求什麼樣子就算看到表面呢?

現代大型天文望遠鏡,可以看到太陽系所有行星的表面,但也只能夠看到一個模糊的小球,最大的矮行星冥王星只能夠看到幾個像素。

如果只是看到星球的球面就算看到了表面,以上說的這些星球都算看到了表面了。如果要看清楚星球上一個砂礫的樣子,目前還沒有什麼望遠鏡能夠看清楚,即便是月球表面,也無法看清楚上面的砂礫,

現在太陽系的行星和部分衛星、矮行星比較清晰的圖片,都是通過空間探測器前往拍攝傳回來的。

月球當然就更清晰了,不但有上百艘無人探測器到過月球,做過詳細的勘察,而且還有12個人登錄過月表,不但拍攝回了大量照片,還帶回了幾百公斤的月巖月壤,使人類對地外星球有了直觀的認識。

我們現在的望遠鏡可以看到億萬光年距離的天體,但無法看到細節。

這就像我們在地球上肉眼看物體,我們能夠看到幾十公裡的一座山,看到10公裡的一顆大樹,看到幾公裡外的一座高樓,但能夠看清楚10公裡的樹葉嗎?看清楚10米遠的一隻螞蟻嗎?能夠看到手掌上一個細菌嗎?

人眼看到物體是由物體的光度、大小,遠近所決定。

越大的物體,就可以更遠看到,物體近,就可以看得清一些。但這個大和小,遠和近也是相對的,關鍵還是在我們眼睛視角的極限。

人眼之所以看到物體,是因為物體有光。越亮的物體,就能夠更遠看到,即便看不到物體的面,也能夠看到它發出的亮光。

人眼睛裡的感光細胞,只能夠看見可見光。可見光是電磁波的一小段波段,波長在0.38~0.76um之間。

人眼的解析度,與可見光波長、眼睛結構有密切關係。

我們知道,一個圓圈是360度(°),1度是60角分(′),1分是60角秒(″)。

人眼的最小分辨角(角分辨極限)教課書表述為:U=0.610×λ/R=0.610×(5.5×10~(-4)/1) =3.35×10~(-4)rad=1.15′≈1′

式中R為人眼瞳孔在正常照度(約50勒克司)下的半徑,約為1mm;λ為光波中人眼最敏感的黃綠光的波長5.5×10~(-4)mm。

這就是說,人眼識別物體的最小分辨角約為1』,這也說明,距離越近的物體,進入人眼的角度就越大,而越遠的物體,角度就越小,更遠了就沒有角度了,怎麼能夠看到呢?

人類的眼睛只能夠看到1′大小的物質,這個物體有多大呢?

科學界定人類有一個明視距離,就是正常人的眼睛觀察近處小物體最方便、習慣的距離,這個距離約25釐米,能夠看清0.073毫米的兩個物點,這是人類正常眼睛的分辨極限。

如果在遠一點,這個0.073毫米的兩個物點就無法區別了。大的物體也是一樣,到達一定距離,就無法分辨出它的面了。

人們為了彌補眼睛視距的不足,就發明瞭望遠鏡。這些望遠鏡在人類觀察遠方事物以及天體起到了非常大的作用。

但是,宇宙天體距離都太遠了,除了太陽系以內的天體,最近的恆星系統都在4光年以上,用最大的望遠鏡也無法放大到人眼能夠接受的視角,也就是達不到1角分,因此人們只能夠看到一個亮點。

觀察天體如果能夠看到一個圓面,就說明這個天體進入人的視網膜還是有角度的,就一定程度的看到了這個天體的表面。

現在即便用最強大的望遠鏡,看到的恆星也基本都是一個亮點。

據我所知,只有參宿四能夠看到一個圓面。

這是因為參宿四很大很亮,其直徑約太陽的近千倍,亮度是太陽的10多萬倍,而且距離我們只有640光年。

雖然看不到恆星的圓面,但由於一些天體亮度很高,能量很大,因此它們的光芒會發射到很遠很遠,在通過引力透鏡放大效應,人類就看到了100多億光年的星系或天體了。

科學家們憑著這些天體的光變以及射線研究,就能夠得到天體的一些基本情況。

人了還無法看到太陽系外任何一顆行星,只能夠通過凌日遮光和引力攝動發現並研究這些天體。

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