參宿四之所以能夠看到一個模糊的圓面,是因為其體積是太陽的7億多倍,亮度也很大,是太陽的9到15萬倍,且距離不算太遠。
因此,即便最大的望遠鏡,我們看到的恒星基本都不是恒星表面的樣子,只是看到它們發出來的光。因為人眼是感光的,只要有幾個光子到達人的視網膜,就能夠看到光亮,但不一定能夠看清這個發光物體的樣子。
比如一只螢火蟲距離我們100米,即使是白天,人眼也無法看到;但它晚上發出閃光,人們在很遠就能夠發現,但這并不等于看清了螢火蟲的樣子。觀察恒星也是這樣,看到的只是恒星發出的光,而不是恒星的樣子。
這是因為人眼看物體必須有一個最小分辨角,就是物體到達視網膜必須在最小分辨角以上,否則就無法區分。人眼的分辨角在正常亮度下,一般為1′(1角分),就是到達視網膜的角度至少有1′左右,才能夠分辨出這個物體來。
望遠鏡也有一個最小分辨角,其分辨能力應符合瑞利判據公式:θ0=1.22λ/D,即最小分辨角θ0等于1.22乘以光的波長λ除以望遠鏡的口徑D。也就是說,口徑越大的望遠鏡,分辨率就越高,看得就越遠。
而光學望遠鏡的口徑越大意味著透鏡越大,就越難做,因為越大的透鏡越難控制形變,因此望遠鏡的最小分辨率是有極限的。哈勃望遠鏡主鏡直徑為2.4米,可見光的波長在380~760nm之間,我們取一個中間值為570nm,也就是5.7*10^-7m。
將這些數據代入上述公式計算,哈勃望遠鏡的最小分辨率約為2.9*10^-7rad(弧度),1弧度約為206264.8角秒,因此哈勃望遠鏡的分辨率約為0.059角秒。
月球與地球的平均距離為34.8萬千米,用哈勃望遠鏡的最小分辨率2.9*10^-7rad乘以距離38.4萬千米,得到能看到最小物體直徑或長度需要達到111.36米。因此,1個1.6米的人即便躺在月球上,到達哈勃望遠鏡視界里也只有0.00085角秒,是根本無法分辨的。
而且在月球對著地球的一面,一個人站在那里只有頭肩部這麼大范圍對著地球,就更無法看到了。那麼要多大口徑的望遠鏡才能夠看到月球上一個躺著的人呢?如果觀測570nm波段的光,根據公式反算至少主鏡口徑要達到167米以上。
要做出這麼巨大的光學鏡片且不變形,目前人類還沒有這個能力。而那些巨大的射電和射線望遠鏡,雖然口徑很大,但只能觀察射電或射線源,無法觀測一個普通人。
代表者: 土屋千冬
郵便番号:114-0001
住所:東京都北区東十条3丁目16番4号
資本金:2,000,000円
設立日:2023年03月07日