如果月球上站著一個人,用地球上最先進的望遠鏡能不能看清楚這個人?

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我們能夠看到一個物體,從本質上來說就是這個物體反射或者發射的光進入了人的眼睛,並被感光細胞轉換成神經信號傳入大腦。但肉眼可以感受到的光線是有下限,只有一定數量的光子進入人的眼球才能被人看到。



望遠鏡的作用就是用來彙集光線(電磁波)的。它的物鏡口徑越大,收集到的光線就越多,我們就能夠看得越遠、越清晰。需要注意的是,所謂的望遠鏡放大倍數對清晰度是沒有什麼用的,這就象放大圖片並不能提高圖片的清晰度一樣。買天文望遠鏡時不要被標稱的放大倍數誤導了,物鏡口徑太小,放大了反而更不清晰了。

我們要看月球上的人必須用到光學望遠鏡。它主要用來觀測可見光。光學望遠鏡的原理和眼睛差不多。見下圖。

圖:光學望遠鏡原理圖

地球上現在最大的望遠鏡是口徑11米的南非大望遠鏡、霍比-埃伯利望遠鏡,以及口徑10.4米的加那利大型望遠鏡。但這個分辨率遠遠不能滿足觀測月球上人體大小物體的需要,要達到這個效果,至少要口徑2700米的望遠鏡。

具體計算過程可以看下面,沒興趣的可以跳過了。

圖:南非大望遠鏡

圖:


霍比-埃伯利望遠鏡

圖:著名望遠鏡口徑比較

光學望遠鏡的清晰度一般用“角分辨率”來度量,它是由物鏡的口徑來提供的。放大倍數對這個值沒有任何影響。計算角分辨率可以用下面這個公式:

α=1.22λ/D ;

λ是光的波長, D是望遠鏡的口徑。對於可見光的波長,λ取5.5×10∧-7米。

我們可以通過下面這個公式計算,能夠看見月亮上的人需要多大口徑的光學望遠鏡:

D=1.22λS/L ;

S是目標距離,地月距離取4×10∧8米,L是目標大小,要分辨出來是一個人,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,這只是一個理論值,由於大氣的干擾,實際口徑還要再大一些。


講科學堂


我直接給出答案吧,計算過程在下面。人類目前最先進的光學望遠鏡是看不見月球上的人的。

其實看見一個遠處的東西主要考驗望遠鏡的口徑。


為了簡化問題,我們可以把空氣的影響忽略不計

其實望遠鏡看見遠處的東西的分辨率和望遠鏡的口徑、物體與望遠鏡的距離、被觀察物體的大小等這三個因素有關。

其實三者的關係用一個公式就擺平了。

這個公式就是:目標物體的長度/距離= 1.22 x 波長 / 望遠鏡直徑。

如果我們把月球上的人看做是身高1.8米,則目前物體的長度可以記作1.8m;


地球距離月球距離3.8×10^8m,於是公式中的距離就是38萬公里。

波長就是可見光,範圍大約在380nm~780nm。

為了儘量使望遠鏡口徑小,我們取把波長取380nm(3.8×10^-7m)。

於是公式就只剩望遠鏡口徑唯一一個未知數了。

望遠鏡口徑=1.22×波長×距離/目標物體長度

=1.2×3.8×10^-7m×3.8×10^8m/1.8m≈96m

理論上,只要望遠鏡的口徑達到96m就可以看見月球上的人。


當然中國的fast射電望遠鏡口徑500m,“看見”月球上的東西還是可行的。但是fast一般情況只能接收射電,也就是70~3000mhz的波,但是人體主要輻射紅外波,並不會發出的射電。除非這個人穿了一個可以發射微波的衣服,那就可以看見了。


如果只想看到可見光的影像呢?

那就只能用光學天文望遠鏡,目前世界上最大的光學望遠鏡在智利阿塔卡馬沙漠海拔3000米的山上,口徑39米。


距離96米口徑的望遠鏡還差了一倍多,沒有希望可以看見月球上的人。


科學認識論


不能。無論通過人類目前在用的哪款天文望遠鏡,都不可能看到月球表面上站著一個人。

天文望遠鏡的分辨能力由口徑決定,口徑越大,分辨能力越強,能夠看到的物體也就越小。具體來看下如下的公式:

其中Δφ為分辨角、l為觀測目標的長度,d為目標的距離,λ為入射光的波長,D為天文望遠鏡的直徑。

為了計算出天文望遠鏡看到月球上的人至少需要達到多大的口徑,這裡假設距離d為月球近地點時的距離,大小為36.26萬公里。再假設觀測角度是從側面看過去,而不是從頭頂看過去,並假設站在月球上的人的身高為1.75米。λ取值為550納米,這是人眼最為敏感的可見光波段。

通過計算可知,對應的天文望遠鏡直徑約為139米。即便用波長更短的近紫外波段,所需的口徑仍然超過90米。目前地球上單口徑最大的光學望遠鏡是加那利大型望遠鏡,其直徑為10.4米(哈勃主鏡只有2.4米),遠低於上述的計算結果。

就算人類擁有直徑高達100米的光學望遠鏡,也只能把站在月球上的人看成像素點,無法分辨出這個人的具體細節。如果想要看出是個人影,口徑還要再大數倍。在可見的未來,人類很難造出如此巨大的光學望遠鏡。

正因為如此,人類才需要月球探測器飛到距離月表幾十公里的地方進行觀測。但探測器的載荷有限,它們的相機成像能力也是有限的。下圖是月球勘測軌道飛行器在繞月過程中拍攝到的阿波羅16號登陸點遺蹟:

雖然探測器距離月表很近,但仍然很難看清楚位於月表上的登月艙,儘管登月艙的體型比人類大得多。


火星一號


當然不可以了啊,試想一下,如果望遠鏡真的有能力看到月球上一個人大小的物體,那麼月球上的很多秘密不就被解開了嗎?照這樣的話,美國登月的痕跡也可以看得一清二楚了。



這個問題其實沒有那麼難,想要看清這個人,那麼很重要的一點就是望遠鏡的口徑得足夠大才行,而望遠鏡的口徑需要多大呢?下面就一起來看看計算過程吧:

月球跟地球的平均距離為38萬公里,假設此時月球上站著一個人,設他的身高為1.8米。這裡其實有一個很簡單的經驗公式,那就是:目標物體的長度/距離=1.22×波長/望遠鏡口徑。這裡的波長指的是可見光,可見光的波長在380nm~780nm,為了使望遠鏡的口徑儘可能小,那麼這裡的波長就得取最小值。



所以數據都有了,物體長度1.8m,波長3.8×10^-7m,月地距離3.8×10^8m,計算可以得出望遠鏡的口徑為96m。這個數據究竟是一個什麼概念呢,也就是說這個望遠鏡面積相當於1.3個標準足球場的面積,而這麼大的望遠鏡,鏡片製造的難度,簡直難以想象。

有人說我國的FAST望遠鏡不是口徑有500米嗎?遠遠大於96米,怎麼可能看不見這個人呢?但是遺憾的是,FAST是射電望遠鏡,這就意味著它只能接受射電,而人體不會輻射射電,只會輻射紅外線,所以FAST是看不見的,想要看得見,只能用傳統的光學天文望遠鏡。



但是世界上最大的光學望遠鏡也不可能做到如此大的口徑,世界上最大的光學望遠鏡口徑只有39米。而如果想製造出口徑如此大的光學望遠鏡的話,首先不說製造的難度,這麼大的鏡片,在自身重力的作用下就會發生變形,而且由於地球大氣層的折射作用,看東西會很模糊。只有放在外太空才可行,但是體積這麼大的鏡片,怎麼可能往天上運輸呢?所以月球上的人用望遠鏡是看不清的。


鏡像宇宙


老規矩,先說下答案:嫦娥是看不到的,但還是能成像出來的

月球距離我們三十六萬千米到四十萬千米之間,是太陽系的第五大衛星,從古至今,都有望月寄思的願望,有詩曰“舉頭望明月,低頭思故鄉”,人們總是後通過眺望月亮來寄託自己的思鄉之情,那麼如果上面站著一個人的話我們可以看到嗎?

在我們的平常生活中,天上的月亮大多是一個鍋蓋的口徑,這也是我們肉眼最直接的觀察方法,我們知道,望遠鏡及天文望遠鏡可以看到很遠的地方,甚至可以看到宇宙中的星系,那麼如果用世界上最先進的望遠鏡能不能看到呢?



月球上人的長度/距離=1.22×波長/望遠鏡直徑

我們假設人的長度(高度)為1.8米,距離取中間值38萬千米,可見光的波長380納米到780納米之間,我們取最小的波長380納米,我們把公式顛倒一下得到望遠鏡直徑公式,計算下來的口徑大約是96米,也就是從理論上來講望遠鏡的達到96米就可以看到月球上的那個人了


我們下面來看一下現在世界上最先進的望遠鏡,最大的射點望遠鏡的口徑大約是500米,也就是我們的“天眼”,但這個並不是捕捉可見光的,而是紅外成像,如果是光學望遠鏡,那麼現在最大的口徑是39米,離可見口徑大約小了一半,無法辦法直接看到。

文#張#


時間史


從目前世界範圍內擁有的大口徑望遠鏡來看,都不具備這個能力,所以說即使最先進的望遠鏡也看不清月球上站著的一個人。

這個很好解釋,為了簡單一點我們就直接去計算一下結果就好。

θ=1.22λ/D

根據上邊這個公式可以去計算一下如果想看清楚月球上的一個人,需要多大口徑的望遠鏡(D)。

θ=望遠鏡要觀察的目標尺寸/月地距離,最後得出的是弧度,假設這個人1.8米身高加上航天服總高2米,月地平均距離38萬公里。

公式中的λ指可見光的波長,一般是在380nm~780nm,在這裡我們取一個整數λ=500nm。

變換公式D=1.22λ/θ=1.22*500*10^-9/(2/380000000)=115.9米

經過上邊的計算我們可以看到如果想要看見月球上站著的一個人,那麼需要的望遠鏡口徑至少是115.9米,但這種情況這個人在圖像中只是一個像素點的大小,如果要想看清這個人的音容笑貌口徑還要大得多。

現在世界上口徑最大的光學望遠鏡是超大型望遠鏡(ELT)屬於歐洲天文臺,主鏡達到39米,副鏡達到4.2米,位於智利的3000米的高山上。

所以說現在世界上最先進的光學望遠鏡也是看不見月球上的人的。我國的天眼口徑雖然很大,但是主要接收不可見光的,人應該也是看不見。



科學黑洞


看清月球上面的一個人,至少要求望遠鏡對月球的分辨率達到米級,現在地球上沒有任何望遠鏡由此分辨率。



光學望遠鏡的分辨率公式:d=140/a,其中d是物體兩點對於光學望遠鏡的張角度數,單位角秒,a是望遠鏡鏡片大小,單位毫米。如果想要看清月球上面的一個人,則至少要分辨清楚大約1.5m的物體。這樣,其夾角就是a=3600*360/(2*π*r),其中r是地月距離。這樣算下來想要看到月球上面一個1.5m的物體,望遠鏡的直徑要達到:a=140*2*π*r/(360*3600)=260000毫米=260米。



所以,至少需要一個260米口徑的望遠鏡才可以看到。260米大約有87層樓那麼高,這麼大的望遠鏡,人類根本難以建造出來。即便建造出來,也不如直接發射一顆月球探測器去月球看看來的划算。


科學探秘頻道


如果月球上站著一個人,用地球上最先進的望遠鏡能不能看清楚這個人?

我們地球上最先進的望遠鏡是哪個?當然是口徑最大的那個,那麼是哪臺呢?這又是另一個問題!但我們知道哈勃望遠鏡倒過來看月球大概只能看清楚月球上直徑約50M左右的物體,而且那個物體在如此口徑(約2.4M的RC鏡)的解析下,依然只是一個點!

當然按口徑算哈勃並不是最先進的,但它的觀測條件是最佳的,沒有白天黑夜的影響,也不會有地景遮擋,更不會有大氣擾動的影響!當然我們不可能一個個去測試,計算下即可知道看清一個1.8M左右的人需要多大的口徑:

目標物體的尺寸/望遠鏡與目標之間的距離= 1.22 x 波長(可見光或者CCD感光波段) / 望遠鏡直徑

目標算他躺著,那樣可以節省一些口徑,按1.8M算

地月平均距離38.4萬千米,可見光波長:550nm

這是一個很簡單的比例公式,計算後望遠鏡口徑大約為96M!

我們很清楚,即使是39.3M的ELT望遠鏡,也要到2022年才能完工,現在根本就沒有那麼大口徑的望遠鏡!而且計算過程忽略大氣擾動影響!

以上這些,大都還建設中或者規劃中!

這是歐洲極大望遠鏡的規模,達到了史無前例的39M,這是人類製造過的最大的光學望遠鏡!

這是和大笨鐘的大小對比,可見這個望遠鏡實在令人震撼!

也許只有躺著望遠鏡的尺寸還能小點,如果站著或者斜著投影,那麼望遠鏡的口徑將會急劇增加,比如從1.8M躺著到站著0.5M,那麼可以相信在未來100年內人類不會規劃如此大口徑的望遠鏡!還不如在月球上裝個攝像頭成本低!


星辰大海路上的種花家


答:如果這個人被光源照射的亮度很高,那麼光學望遠鏡有可能看到這個人,基本就是一個亮點,無法分辨這個人的細節;如果不被照亮的話,可見光望遠鏡根本無法看到他。


光學儀器能否看到物體,取決於物體的亮度;能否看清物體的細節,取決於望遠鏡的分辨率。

望遠鏡可以對遠處物體進行聚焦,其分辨極限為對應波長在望遠鏡中的成像正好不發生干涉;理想情況下,望遠鏡分辨率由瑞利判據給出:

其中λ為波長,d為望遠鏡直徑,分辨率為物體尺寸/目標距離;可見光(380~780nm)我們取400nm,日地距離38萬公里,人的身高1.7米,可以計算出:

d≈103米;

也就是說,在可見光波段,地面上要想分辨月球表面的一個人,最少都得100米口徑的光學望遠鏡,而在這100米口徑的望遠鏡中,月球表面的人至少為兩個像素。


要想進一步看清細節的話,分辨物體的尺度需要進一步降低,比如要把人的四肢和軀幹區分出來,可以取手掌寬度約10cm,對應望遠鏡口徑為1500米,此時人的手掌在望遠鏡中大約為一個像素。

目前世界上最大的光學望遠鏡口徑不過幾米,在建最大光學望遠鏡是美國的tmt,觀測波長為310nm~2800nm,口徑有30米,還遠遠不足以區分月球表面的人。


我國FAST口徑為500米,可以觀測更短的波長,理論上可以分辨出月球表面的人體尺度,但是人體本身不會發射射電波段,所以FAST是看不到人體的。

人體會自發輻射紅外線,但是紅外線的波長較長,同樣口徑的望遠鏡下,紅外線望遠鏡的分辨能力,會比可見光望遠鏡的分辨能力差。


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艾伯史密斯


一個人站在月球上,就按照2M來算,用地球上的光學望遠鏡能看見嗎?

我們知道,光學望遠鏡看不看得見一個物體,主要取決於那個物體自己發不發光,或者反光能力大小,另外,更主要的原因是望遠鏡的口徑大小。

想要觀測的目標長度/距離=1.22*波長/口徑,換算一下,就可以知道,望遠鏡的口徑=(1.22*波長*距離)/目標長度。

我們取可見光波長500納米,計算時單位轉化為米,(1.22*500*10^-9*380000000)/2=115.9米,也就是說,想要看到那個長兩米的人,需要口徑大約在116米的光學望遠鏡。

但即便口徑如此的巨大,那個人也僅是圖像中的一個像素點,想要獲得更高的效果,實際口徑還需要更大一些。

像地球上著名的凱克望遠鏡,其口徑也僅是10米而已,所以,用地球上最先進的望遠鏡無法看到這個人。

(位於美國夏威夷島海拔4200多米、人跡罕至的莫納克亞山上的凱克望遠鏡)

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