想觀測冥王星,好難! - 冥王星 - IT之家

2020-12-06 IT之家

6月18日消息,據國外科技專欄的報導,詳細解釋了為什麼冥王星這麼不容易被人觀察到。

茫茫星空中,有七個星體是由古至今都能被人類用肉眼可以觀察到的,他們就是:太陽、水星、金星、月球、火星、木星,土星。(好吧,西方人用它們來給星期命名,東亞的人們則用五行命名或索性給他們一個七曜的名字。)

至於其他行星?什麼海王星和天王星?天王星被發現於1781年,而海王星被發現於1846年(人類知道他們的存在比知道太陽的存在晚的多得多)。等等,還有冥王星?儘管他已經被踢出了九大行星家族,但它始終還是冥王星,由羅馬神話中的死神之名來命名。冥王星被發現得更晚,在1930年被克萊德·湯博發現。

我們對冥王星其實知之甚少。我們知道它的軌道路徑,我們可以粗略地估算它的質量,但它星體表面長什麼樣的?它又有什麼特徵?事實是,冥王星極其地難被觀測到,即使是用哈勃太空望遠鏡。

那麼,這是為什麼觀測冥王星如此困難呢?主要有三個原因。

首先是亮度

我們都知道,在一間沒有任何光線的屋子裡,你很難看到屋子裡的事物。這是因為物體是由光線反射到眼睛裡,然後眼睛才會感受物體的存在的。同理,為了看到冥王星,你需要有光照射到其表面,然後再反射入你的眼睛。那麼會有哪些光照射到冥王星上?沒錯,是太陽。但是,學過物理的人知道,從太陽照射到冥王星的光線強度是和他們之間的距離的平方成反比的。而冥王星與太陽之間的距離是地日之間的30至50倍。可想而知到達冥王星的太陽光線已經所剩無幾了。然而事情會變得更糟。先不提僅僅部分光線會被反射(剩下的光會被星球表面被吸收),反射的光線同樣要經歷蠻長旅途,最終到達地球的光強也是和地球與冥王星之間的距離成平方反比。

冥王星的亮度在科學界被列為13.64至16.3的視星等(apparent magnitude)。所謂的視星等是由很早以前的古希臘天文學家創造的一個衡量恆星和行星的亮度的系統。最終的視星等將星星們的亮度分為六等,1級為最亮的而6是最微弱的。現代的科學家們又調整了視星等分類標準,基本是每差一個等級星體的亮度就要除以2.512倍。注意,冥王星在發揮最出色時的亮度是13.64,就是意味著你無法用肉眼來觀察到它。

有沒有辦法來解決亮度的問題?答案是肯定的。觀察亮度非常低的天體,最好的辦法是收集該天體更多的光線。為了實現它,人們需要擁有巨大直徑的天文望遠鏡,望遠鏡的直徑越大,收集的光線就越多。你可以做一個簡單的實驗,選擇在晚上帶著你的普通雙筒望遠鏡到戶外去。你可以先用肉眼觀察某一區域的星星,然後再用望遠鏡看相同的區域。你會發現你能看到更多的星星。這是因為望遠鏡的鏡頭比你的瞳孔要大得多,為你收集了更多的光線。

光汙染是另外一個造成觀察冥王星困難的原因

晚上的燈光照射到天空中,會在大氣中散射,這就會影響那些原本就不怎麼亮的星體的觀察。要解決光汙染,通常有三種方法:1.把燈光全部都關掉。2.自己去一個更高、空氣更為稀薄的地方(如山頂)進行觀察。3.將觀察點移到沒有空氣的空間(例如哈勃望遠鏡)。

最後一個原因是光的衍射

如果你在金屬片上開一個小孔,並用單燈來照射它。在金屬片背面的幕布上,投影出來的並非是想像中的一個清晰的小孔形狀,而是較模糊的一個光的影像,光會改變路線並投射出模糊影像的性質就是光的衍射。

通過物理公式我們可以知道,衍射光彎曲的程度取決於孔的大小以及光的波長。人們盡其所能克服衍射來分辨超遠距離處的物體,從而得到更精細影像的解析度。

那麼我們該如何得到冥王星的高解析度圖像?

最好的辦法,根據以上幾個原因的總結,就是要儘可能地接近冥王星。這是我們得到冥王星表面更清晰圖像的唯一途徑。同時,這也就是美國宇航局的新地平線號飛船的目標。

新地平線號仍舊在接近冥王星的路上。不過,它已經傳輸回比哈勃更為給力的冥王星圖片了。該太空飛行器預計會在今年的7月14號到達它與冥王星最接近的地點,到時它們之間僅僅會距離27000公裡。對的,這已經是無與倫比地近了。

我們拭目以待新地平線號給我們帶來的更清晰的圖像。誰也不知道,我們將會看到什麼。 

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    「復仇」  柯伊伯帶最大星體 「統治」太陽系邊疆  根據新視野號遠程偵察成像儀提供的數據,冥王星的直徑為2370公裡。這個數字比科學家們原有的估計值要大一些。對於冥王星大小的爭論在1930年代發現時就已經提出,這是一個關於冥王星最基本、最難解的問題。
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    來源:新浪科技出品:新浪探索 《科學好故事》第一期編譯:葉傾城 任天當太空飛船緩緩降落在冥王星表面後,你開始從休眠中甦醒過來,懵懵懂懂從艙窗向外看,你努力想找到太陽的位置;最終,你會發現太陽就在天空的最頂點。儘管異常明亮,但此時你與太陽的距離要比在地球時與太陽的距離遠了40倍,此時,冥王星接收到的太陽光線卻不及地球的千分之一。
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    周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫專欄周三 · 太空探索|周四 · 觀測指南周五 · 深空探測 |NASA的研究員唐古·貝特朗(Tanguy Bertrand)和同事們認為,這個撞擊坑裡氮的活動導致了冥王星上微弱的風的形成。這項研究於2月4日線上發表。近年來,科學家們發現了冥王星的許多不可思議之處,其中就包括它擁有自己的大氣。當然,冥王星的大氣十分稀薄,主要成分是氮,還有微量的甲烷和一氧化碳。
  • ■試讀·《飛越冥王星》
    《飛越冥王星》講述的是一段激情澎湃的科學探索歷程。冥王星雖然在人類視野中經歷了起起伏伏,但它一直是如此的淡定與從容;新視野號在歷經艱難曲折後,學會了合作與等待。人類為什麼要探索宇宙?如何通過木星借力把飛行器甩出去?柯伊伯帶裡究竟有沒有太陽系的第九行星?
  • 為什麼要開除冥王星?
    湯博從小酷愛天文學,還自製了一架望遠鏡,進行天文觀測。長大後他到天文臺工作,經常趴在望遠鏡前面連續工作十幾個小時,終於在1930年1月發現了X行星。當時天文學家都認為這就是太陽系的第九顆「行星」了。那給這顆「行星」取什麼名字呢?
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    冥王星的發現。Percival Lowell:搜索X行星。冥王星發現的故事始於亞利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄爾天文臺的創始人珀西瓦爾洛厄爾。洛厄爾沉迷於「跨海王星」行星的概念,他認為可以從它對海王星軌道的影響中發現它。