如果想要觀測到冥王星,至少要選用多少口徑,多大倍率的天文望遠鏡?

銀河戀花


先說明一下,在天文觀測中,口徑是天文望遠鏡最重要的參數,因為口徑越大,收集光線的能力越強,分辨率相對就越高,也更容易發現越暗的天體。而多少倍一般不去討論。

冥王星,一個遙遠而寒冷的矮行星,長久以來都只是浩瀚星空中非常不起眼的一個小小光斑,就是因為太小太遠太暗了,在地面上即使用最先進的望遠鏡,我們也只能勉強看到它。

因為冥王星的軌道離心率及傾角都比較高,其近日點為30天文單位(約44億公里),遠日點為49天文單位(約74億公里),所以冥王星的亮度在13.65等-16.3等(平均15.1等)這個區間,因此要想“看到”冥王星,確實不是一件容易的事情。以至於冥王星直到1930年才被發現,成為了當時最晚發現的“大行星”。

1929年,洛韋爾天文臺臺長邀請湯博加入未知行星的搜索行列。他們用的是洛韋爾兄弟捐獻的一架口徑32.5釐米的大視場照相望遠鏡,性能非常好,為搜尋新行星提供了優越的條件。他們一個一個天區地搜索,拍攝了大量底片,並對每張底片進行細心地檢查,這些工作是非常乏味的。功夫不負有心人,在1930年1月21日,湯博終於在雙子星座的底片中發現了這顆新行星。

上圖是發現冥王星是的兩塊感光板,從左到右可以看到,一個幾乎看不到的黯淡白點發生了移動,這就是冥王星。

冥王星的亮度很弱,即使在大望遠鏡拍攝的照片上,它和普通的恆星也沒有什麼差別的。所以接下來的50年,即便在最大的地面望遠鏡中,冥王星也只是一個只能勉強看到的一個孤獨光斑。直到1978年。天文學家詹姆斯·克里斯蒂在亞里桑那的美國海軍天文臺用Kaj Strand望遠鏡發現,冥王星的一側出現了一個鼓包。

因為這個突起每隔幾年就會消失,天文學家意識到,這很有可能是一顆衛星在環繞著冥王星運動造成的。

隨著哈勃太空望遠鏡的發射,天文學家們終於能擺脫地球大氣的干擾,看清冥王星的模樣了。1996年,哈勃拍攝的照片第一次揭示了冥王星表面的一些細節特徵。在隨後的觀測中,哈勃又幫我們多確定了兩顆衛星——科伯羅斯(2011年)和冥河(2012年)。下圖是地面望遠鏡拍攝的最好的冥王星照片,與哈勃太空望遠鏡拍攝的冥王星照片對比一下,因為在地面上有大氣的擾動影響,冥王星和它的衛星很難被分開。

當然,現在最清晰的冥王星照片還是新視野號飛掠冥王星時拍攝的。畢竟貼近拍才是最好的。從一個像素點到高清照,經歷了85年。


清明的星空


不知道題主所說的觀測到冥王星,是指單純看到冥王星,還是指看清冥王星的細節?

冥王星的視星等為約為15等,遠遠超過了人眼所能看到的最暗星等(6等),所以肉眼是無法觀測到冥王星。我們看不到冥王星的主要原因是它太遠太小了,它的半徑只有月球的68%,地球的19%,它與地球的最近距離也有將近29天文單位(約43億公里)。因此,冥王星反射的太陽光到達地球時已經非常微弱。

為了觀測到暗淡的冥王星,需要把它那微弱的星光聚集起來,這就需要口徑很大的天文望遠鏡,口徑至少為250毫米。至於倍率,一架天文望遠鏡的最大倍率應不超過其口徑數值大小的兩倍,否則成像效果太差,所以看到冥王星的倍率應該為500倍。當年,發現冥王星所用的天文望遠鏡的口徑為330毫米。

上述的天文望遠鏡所看到的冥王星只是一個小亮點,就像我們用肉眼在夜空中看到的星星那樣,但不能看到冥王星的細節。為了看到冥王星的細節,需要極限角分辨率極高的天文望遠鏡,所需口徑至少達到數米。

即便是口徑達到2.4米的哈勃太空望遠鏡也無法看清冥王星的表面,冥王星在哈勃看來只是幾個像素點。迄今為止,地球上或者環繞地球運動的天文望遠鏡都無法看清冥王星的細節。

直到2015年,新地平線號探測器飛掠冥王星時,它的細節才首次被人類觀測到。


火星一號


很遺憾,在旅行者號探測器路過冥王星至前,我們得到的最清晰的照片只是幾個像素點那麼大的冥王星。而那,是由哈勃望遠鏡看到的。所以。。


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