如果月球上站着一个人,用地球上最先进的望远镜能不能看清楚这个人?
▍♕如果月球上站着一个人,用地球上最先进的望远镜能不能看清楚这个人?
“小时不识月,呼着白玉盘”是没有认识能力,想入非非吧,夜天光明变化渐圆动态运行的月亮,天下人连近前都不敢吧,还能站上去。月球是土壤石头球,智商认识能力低下三四岁小孩都不如的人嚼舌根的吧。
▍↘如果月球上站着一个人,用地球上最先进的望远镜能不能看清楚这个人?
当然不可以了啊,试想一下,如果望远镜真的有能力看到月球上一个人大小的物体,那么月球上的很多秘密不就被解开了吗?照这样的话,美国登月的痕迹也可以看得一清二楚了。
这个问题其实没有那么难,想要看清这个人,那么很重要的一点就是望远镜的口径得足够大才行,而望远镜的口径需要多大呢?下面就一起来看看计算过程吧:
月球跟地球的平均距离为38万公里,假设此时月球上站着一个人,设他的身高为1.8米。这里其实有一个很简单的经验公式,那就是:目标物体的长度/距离=1.22×波长/望远镜口径。这里的波长指的是可见光,可见光的波长在380nm~780nm,为了使望远镜的口径尽可能小,那么这里的波长就得取最小值。
所以数据都有了,物体长度1.8m,波长3.8×10^-7m,月地距离3.8×10^8m,计算可以得出望远镜的口径为96m。这个数据究竟是一个什么概念呢,也就是说这个望远镜面积相当于1.3个标准足球场的面积,而这么大的望远镜,镜片制造的难度,简直难以想象。
有人说我国的FAST望远镜不是口径有500米吗?远远大于96米,怎么可能看不见这个人呢?但是遗憾的是,FAST是射电望远镜,这就意味着它只能接受射电,而人体不会辐射射电,只会辐射红外线,所以FAST是看不见的,想要看得见,只能用传统的光学天文望远镜。
但是世界上最大的光学望远镜也不可能做到如此大的口径,世界上最大的光学望远镜口径只有39米。而如果想制造出口径如此大的光学望远镜的话,首先不说制造的难度,这么大的镜片,在自身重力的作用下就会发生变形,而且由于地球大气层的折射作用,看东西会很模糊。只有放在外太空才可行,但是体积这么大的镜片,怎么可能往天上运输呢?所以月球上的人用望远镜是看不清的。
▍♙如果月球上站着一个人,用地球上最先进的望远镜能不能看清楚这个人?
要看清楚月球表面1米左右的石块,光学望远镜的口径需要达到130米以上,而最大的光学望远镜口径也才39米。如果可以看清楚月球上的一个人,美国载人登月是否造假一眼就看出来了。
看到和看清楚是两回事。月球的体积是地球的1/49,但是相较于人类也是一颗很大的天体,而且距离地球只有38万公里,夜晚强烈地反射太阳光,所以我们肉眼就可以看到月球,但是月球上也有很多地形细节,这就是肉眼看不到的。在望远镜出现的早期,对于月球进行观测的时候,发现月球上有很多平坦、较为暗淡的区域,于是命名为“月海”。早期的科学家们是真的相信月海就是如同地球上的海洋,因此才能够那么平坦。可是随着观测技术的提升,加上光谱分析等技术,科学家们知道了月海其实只是岩浆流动形成的玄武岩区域。
如今的观测技术很难直接观测到月球上的一个小物体,因为月球自身不发光,主要靠反射太阳的光,由于月球表面有很多较强的反光物质,加上月球距离地球近,所以看起来相当的明亮,很容易就能看到,用一般的望远镜就可以看到月球的环形山,可是只是看到轮廓,看不清楚具体的组成。根据望远镜的原理,想看清楚月球表面一米左右的物体,口径需要达到130米左右,看到一个接近2米的人,光学望远镜的口径也需要达到90米左右,如今人类最大的光学望远镜口径也只有39米,用于观测月球上站着的一个人是远远不够的。
所以这又是人类要登陆探测月球、火星等天体的原因,就是因为“看不清”,所以必须登陆就近分析地表的物质组成,观测地表地形等。有人说哈勃望远镜除了能看到137亿光年之外,难道也看不清楚月球表面吗?的确是看不清楚。在哈勃的视野中,观测近距离的天体时就像我们趴在桌子上,趴得越低看到的东西越是模糊,哈勃可以拍摄月球表面的大尺寸东西,但是却不能像显微镜一样放大视野中的事物,本身光就不强,放大又使光再次分散,哪里还看的清楚。可是它观测遥远的星空,只需要看到,只需要星空中的光够强就行,也还是限于看到的水平。
哈勃拍摄到的星空是极限地拉近视野,然后经过长时间曝光、多种相机联合应用组成的图像,也不是想象中的想看到就能看到,比如著名的创生之柱,在有的图像中下边有一片黑色,那就是因为没有拍摄那一区域,上部的色彩斑斓的图像都是拼接出来的,能看到创生之柱的轮廓,可是创生之柱是很多恒星诞生和死亡的场所,这又是哈勃看不到的,需要结合射电望远镜确定星云中被隐藏着的中子星、新生的恒星等等,哈勃的视野还是不够强悍。
若能够看清楚月球上一个1-2米的物体,那么现在针对美国载人登月的质疑会烟消云散,望远镜架上看就行了。现代人类的观测能力其实还很有限,很难直接观测遥远的天体,连距离地球最近的半人马三星系统(4.2光年)中是否有行星都难以确定。
▍⇤如果月球上站着一个人,用地球上最先进的望远镜能不能看清楚这个人?
我们能够看到一个物体,从本质上来说就是这个物体反射或者发射的光进入了人的眼睛,并被感光细胞转换成神经信号传入大脑。但肉眼可以感受到的光线是有下限,只有一定数量的光子进入人的眼球才能被人看到。
望远镜的作用就是用来汇集光线(电磁波)的。它的物镜口径越大,收集到的光线就越多,我们就能够看得越远、越清晰。需要注意的是,所谓的望远镜放大倍数对清晰度是没有什么用的,这就象放大图片并不能提高图片的清晰度一样。买天文望远镜时不要被标称的放大倍数误导了,物镜口径太小,放大了反而更不清晰了。
我们要看月球上的人必须用到光学望远镜。它主要用来观测可见光。光学望远镜的原理和眼睛差不多。见下图。
图:光学望远镜原理图
地球上现在最大的望远镜是口径11米的南非大望远镜、霍比-埃伯利望远镜,以及口径10.4米的加那利大型望远镜。但这个分辨率远远不能满足观测月球上人体大小物体的需要,要达到这个效果,至少要口径2700米的望远镜。
具体计算过程可以看下面,没兴趣的可以跳过了。
图:南非大望远镜
图:
霍比-埃伯利望远镜
图:著名望远镜口径比较
光学望远镜的清晰度一般用“角分辨率”来度量,它是由物镜的口径来提供的。放大倍数对这个值没有任何影响。计算角分辨率可以用下面这个公式:
α=1.22λ/D ;
λ是光的波长, D是望远镜的口径。对于可见光的波长,λ取5.5×10∧-7米。
我们可以通过下面这个公式计算,能够看见月亮上的人需要多大口径的光学望远镜:
D=1.22λS/L ;
S是目标距离,地月距离取4×10∧8米,L是目标大小,要分辨出来是一个人,至少得取0.1米。λ取5.5×10∧-7米:
D=1.22×5.5×10∧-7×4×10∧8/0.1=2684米
需要注意的是,这只是一个理论值,由于大气的干扰,实际口径还要再大一些。
▍Ü如果月球上站着一个人,用地球上最先进的望远镜能不能看清楚这个人?
我直接给出答案吧,计算过程在下面。人类目前最先进的光学望远镜是看不见月球上的人的。
其实看见一个远处的东西主要考验望远镜的口径。
为了简化问题,我们可以把空气的影响忽略不计
其实望远镜看见远处的东西的分辨率和望远镜的口径、物体与望远镜的距离、被观察物体的大小等这三个因素有关。
其实三者的关系用一个公式就摆平了。
这个公式就是:目标物体的长度/距离= 1.22 x 波长 / 望远镜直径。
如果我们把月球上的人看做是身高1.8米,则目前物体的长度可以记作1.8m;
地球距离月球距离3.8×10^8m,于是公式中的距离就是38万公里。
波长就是可见光,范围大约在380nm~780nm。
为了尽量使望远镜口径小,我们取把波长取380nm(3.8×10^-7m)。
于是公式就只剩望远镜口径唯一一个未知数了。
望远镜口径=1.22×波长×距离/目标物体长度
=1.2×3.8×10^-7m×3.8×10^8m/1.8m≈96m
理论上,只要望远镜的口径达到96m就可以看见月球上的人。
当然中国的fast射电望远镜口径500m,“看见”月球上的东西还是可行的。但是fast一般情况只能接收射电,也就是70~3000mhz的波,但是人体主要辐射红外波,并不会发出的射电。除非这个人穿了一个可以发射微波的衣服,那就可以看见了。
如果只想看到可见光的影像呢?
那就只能用光学天文望远镜,目前世界上最大的光学望远镜在智利阿塔卡马沙漠海拔3000米的山上,口径39米。
距离96米口径的望远镜还差了一倍多,没有希望可以看见月球上的人。
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