曹孟德青梅煮酒论英雄

哈勃望远镜是布置在590公里高空的一个望远镜，在二十多年前发射，它的设计目的就是观察银河系及更加遥远的星球，这是为了解决天文学的一些重大问题，修正天文观测系统常见的一些参数而发射的，当时对太阳及太阳系内星球的观测有其他更好的办法。

天文学的观测有时会讲究适不适合的问题，太阳系内星体的观测多数是讲究一个光年以下的星体距离的问题，哈勃望远镜观测几个光年几十个光年甚至更远距离的星体的问题。

大伟140797056

哈勃望远镜既然能观测几百亿光年外的宇宙，为何不能直接显微镜般地观测最近的太阳等星球？

（注：哈勃望远镜并不适合观测太阳，因此本文只讨论太阳系内的其他天体）

地球的大气层是我们人类的生存之本，但它也限制了我们观测宇宙的能力，为了摆脱这一困境，1990年4月24日，大名鼎鼎的哈勃望远镜发射升空，在随后的日子里，哈勃望远镜不负众望，为我们带来了无数令人着迷的星空图片，极大地提升了人类对宇宙的认知。特别是2019年5月公布的“哈勃遗产场” (HLF)，它包含了大约26.5万个星系，其中最古老的星系目前与我们的距离已经高达400多亿光年。

哈勃望远镜如此强大的观测能力着实让人叹为观止，按理来讲，以这样的实力来观测太阳系内的天体简直就是“小菜一碟”，那事实果真如此吗？

上图为哈勃望远镜在火星最接近地球的时候所拍摄到的图像，可以看到，这并不能算是一张清楚的图片，数据显示，这张图片的分辨率仅为13公里，也就是说哈勃望远镜只能分辨火星上13公里以上的物体，它根本就看不清楚火星，更不用说“直接显微镜般地观测”了。

现在问题就来了，为何哈勃望远镜不能显微镜般地观测太阳系内的那些很近的天体呢？

在望远镜对目标物体的观测的过程中，可以看成是目标物体被分为了若干个几何点（可称之为“物点”），理想情况下，一个物点发出的光线经望远镜捕捉后，就会生成一个精确的像点，就这样一个物点对应一个像点，若干个像点就组成了目标物体的图像。

然而由于衍射效应的存在，对应每一个物点，望远镜并不能生成一个精确的像点，而只能生成一块像斑，这被称为“艾里斑”，假如两个物点离得太近，它们对应的“艾里斑”就会互相重叠从而变得难以分辨，因此望远镜是有一个分辨极限的，对于如何定义这个分辨极限，人们通常采用的是“瑞利判据”（具体如下图所示）。

“瑞利判据”的相关公式为：最小分辨角θ= 1.22 x 波长/望远镜口径，已知哈勃望远镜的口径为2.4米，波长取可见光的平均波长500纳米，将它们代入公式，我们就可以估算出哈勃望远镜的最小分辨角θ= 1.22 x （5 x 10^-7）/2.4 约等于 2.54 x 10^-7 rad（注：rad为弧度）。

在火星最接近地球的时候，两者的距离约为 5460万公里，将其与哈勃望远镜的最小分辨角相乘，我们就得出了哈勃望远镜对应火星表面的最小分辨距离约为 13.88公里，这与上面的火星图片分辨率基本相符。同样的，木星离地球最近时的距离是 6.3 亿公里，那么在这个时候哈勃望远镜在木星表面的最小分辨距离就约为160公里，就是下图这个样子。

而离太阳最远的行星——海王星就显得“惨不忍睹”了，它是下图这个样子的。

那么为什么哈勃望远镜又能看到那些遥远的星系呢？其实我们再来简单估算一下就可以知道这个问题的答案了。

“NGC 1300”星系是位于波江座的一个棒旋星系，距离我们大约6100万光年，将这个数据与哈勃望远镜的最小分辨角相乘，我们得出在这个距离上，哈勃望远镜的最小分辨距离约为15.494光年。这看上去似乎很夸张，但这与“NGC 1300”星系超过10万光年的直径来做对比，就一点都不夸张了。

经过简单的计算，我们就可以知道以哈勃望远镜的分辨率，在10万光年的跨度上可以上生成6454个像素，要知道一台普通的23寸宽屏显示器的最高分辨率也才 1920 x 1080，也就是说，我们需要24台这样的显示器才能将这张图像完整地显示出来！

（上图为哈勃望远镜拍摄到的“NGC 1300”星系）

虽然以上只是粗略的估算，但是我们还是可以清楚地看到，哈勃望远镜的分辨率并不是想象中的那么高，因此它看不清楚太阳系内的天体也在情理之中了，而哈勃望远镜之所以能看到那些遥远的星系，原因是因为这些星系的尺寸实在是太大了。

顺便讲一下，平常我们所说的哈勃望远镜能看到几百亿光年外的星系，其实是将宇宙膨胀的因素也算进去了的，事实上，哈勃望远镜现在接收到的历史最久远的光线来自于130多亿年前，而那些发出这些光线的天体，在宇宙膨胀的驱动下，现在已经在距离我们400多亿光年之外了。

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魅力科学君

第一，哈勃望远镜就算是观测近处的星球也不可能像显微镜那样强大，我们来看下哈勃望远镜的分辨率是多少，哈勃的主镜口径是2.4米，所以它的光学分辨率理论值是0.0583角秒。这个分辨率有多大呢？哈勃望远镜运行的轨道距离地面约550千米，如果用它来看地面的话，不考虑大气的影响，大概可以分辨出20多厘米大小的物体。

但是，没有必要用它看地球，至少我们得看下月球吧，那么月球距离地球是38万千米，如果用哈勃看月球的话，也只能看到大于140米左右的物体。是的，可能比你想象中差好多吧，哈勃并没有想象中的厉害。

第二，我们观测近距离的天体，有很多其他的办法，比如我们发射飞船到月球轨道上，那效果不是比哈勃强多了？我们也可以发射飞船到其他行星甚至太阳附近，那观测的效果要好的多，所以为什么要用哈勃来观测这些天体呢？

那么，哈勃为什么可以观测遥远宇宙的天体呢？

这是因为我们观测到的所有天体，不管距离多远，其实都是因为对方的光已经达到我们这里，才可以被我们看到。我们需要做的只是如何能看到那些暗淡的光点，因为来自遥远宇宙的光，已经变得非常暗淡了，只有大口径的望远镜，排除了干扰之后，才可以发现。

而哈勃就是干这个用的，哈勃可以看到暗弱到21等的天体，如果长时间曝光的话，还可以看到更暗的天体，这才是哈勃的正确使用方法。

寒萧99

哈勃望远镜能够观测到几百亿光年以外的宇宙，为何不能直接显微镜般地观测最近的太阳等星球？

要解释这个问题，得首先看一下哈勃望远镜的工作原理。哈勃望远镜是于1990年由美国的航天飞机送上太空的，镜长13.3米，直径4.3米，镜面口径2.4米，在地球外太空以时速2.8万公里绕地球轨道运行。

哈勃望远镜是一种反射式望远镜，也就是说捕捉宇宙空间中光线的反射，通过望远镜的开口把光线收集到“镜子上”，然后传输到各种仪器的焦点上，每种仪器都是用电荷耦合器件捕捉光线，继而把这些光线转换为数字信号传回到地球，地球接收端通过解译就把宇宙空间的图像再现出来。

从工作原理看，哈勃望远镜在捕捉宇宙深处的光线的前半段，它和一般望远镜是一样的，必须要依赖于光线，只是它处于地球大气层以外，没有大气湍流的干扰，可以长时间曝光，所获得的图像和光谱，较地面的大部分望远镜具有极高的稳定性和可重复性。

我们的宇宙在奇点大爆炸以后，每时每刻都在发生着膨胀，目前哈勃望远镜的观测范围为137亿光年，之外的宇宙空间由于累积的膨胀速度大于光线传播到地球的速度，哈勃望远镜也无能为力观测了，因此，哈勃望远镜观测到137亿光年的影像，实际上137亿年之前那个位置发出的光线。

由于哈勃望远镜是利用光线反射观测的，它就有个分辨率的问题，能够看很远，不代表能够它能看清，目前后期解译出来的宇宙深空图像，那是哈勃望远镜在朝着一个方向，长期曝光很长时间，才捕捉到的背景光线，这和我们眼睛看到星星是一个原理。

实际上，哈勃望远镜的角分辨率为0.06角秒，也就是说如果在它离地面550千米的近地轨道上，对地球表面进行观测的话，仅能分辨出25厘米左右的物体。按照这个分辨率类推，它能看到月球表面170米左右的物体，如果对太阳观测，一个像素大小能达到67公里，如果对天王星观测，只能看到1230公里的物体，想用它来进行显微镜般的观测是实现不了的。

优美生态环境保卫者

一个物体的“照射过来”光线在空间尺度上面也是有密度的，放大倍数越大，物体成像越模糊。先不谈感光模块的极限值，最近的比邻星具体地球4.3光年。这个尺度，在距离上已经非常非常遥远了。不谈别的，用目前最牛的哈勃望远镜看柯伊伯带，都看不清什么东西。望远镜的重要性能参数，除了镜面的平整透光/反光/均匀度，最重要的是物镜口径，为什么未发射的韦伯望远镜一定比哈勃牛，就是因为物镜口径更大。能够接收的遥远物体的光线更多，从而对观测物体的成像“像素”越高。哈勃要当显微镜用，第一个天体和哈勃都要相对静止，第二，要求相当充足的稳定光源，并且长时间曝光！

人类目前一切的科技文明发展，在宇宙的空间尺度上，显得如此苍白而无力！

两只蜗牛闯世界

在距地球600公里的上空轨道，有一座长13米，重11吨的巨型天文望远镜，以每100分钟围绕着地球转一圈的速度运行。它時時刻刻关注着遥远的太空，不断的将宇宙间发生的事情传回地球。它就是人类最大的

天文望远镜一一哈勃望远镜。

哈勃望远镜强大的功能，能捕捉到1.6万公里外萤火虫的身影。对宇宙间270亿光年范围的恒星，进行全方位扫描拍影。哈勃望远镜的设计使用定位，就是探索遥远的宇宙太空。并且成功捕捉到一颗太阳般的恒星，最后消失光辉的场景。哈勃望远镜的作用，并非只局限于近在咫尺的太阳系。不可否认，哈勃望远镜也对太阳系的场景，包括太阳及八大行星都进行过拍攝留影。特别是太阳燃烧的恐怖场景，给人们留下来了深刻的阴影。

山水1320

哈勃太空望远镜可谓是人类的天眼，正是因为他的存在，才让我们看到了美丽的宇宙。如果没有哈勃太空环境，或许我们今天就不知道宇宙长什么样子。同理，哈勃太空望远镜是可见光望远镜，就代表了它只能捕捉光线，却没有办法侦测其他信号。这个原理就跟地球上的大气层一样。

我们之所以能在网上看到天上的星星，其原理就是大气层的作用，它将遥远星星释放的光进行了反射，从而展示出了直接星星的画面。同理哈勃也是如此，哈勃太空望远镜可以在长时间的曝光的情况下拍摄的非常遥远的天体，这种拍摄简单的说就是捕捉到了遥远天体所释放的光。而想要观测比邻星系的话，并非那么简单。

虽然哈勃太空望远镜可以直接观测到比邻星，但是，他看到的比邻星仍然是四年前的。而它却看不到比邻星的其他天体，比如说行星、卫星和小行星。刚才说了，可见光望远镜是无法看到不发光的物体的，而距离又相隔如此的遥远，因此哈勃望远镜不适合去探索恒星附近的行星。想要探索行星，我们需要采用可以分析光谱的望远镜，比如开普勒太空望远镜，它的任务就是专门观测恒星附近的行星的，采用的方法名为行星凌日法。

通过行星凌日法，科学家可以通过开普勒望远镜侦测到遥远恒星的光谱的细微变化，从而记录变化的周期，通过变化的周期和光谱的分析，我们就能得出该恒星的大概质量，通过测量出质量来决定它的公转轨道和距离，从而确定恒星光谱为何会发生变化，是不是有颗天体挡住它了，如果是的话，那么就代表我们发现了一颗行星！

宇宙V空间

都是桶状的，但各有各的用处。

收集各种光线的是望远镜，发出各种低音的就叫低音炮啦。

就是都是望远镜，观测太阳的也不同于哈勃那种的。

有声印象

望远镜不可能同时成为显微镜，因为两者功能完全不同。哈勃望远镜是用来观察太空的，而显微镜是用来观察肉眼看不到的细胞等物质的。

由于功能不同，两者虽然都用到目镜和物镜，但构造明显不同。望远镜是由两组凸透镜，和目镜物镜组成。它的结构特点是物镜的焦距长，而目镜的焦距短。显微镜也是由目镜和物镜组成，它的目镜焦距很短，物镜焦距更短。

两者的成像原理也有不同（略）

2019--12--15

手机用户54578927414

如果你小时候玩过用放大镜聚焦阳光点燃纸张，那么就应该知道在太空中用哈勃望远镜观察太阳，更是百分之百会烧毁后面的电子元件，甚至直接融化塑料件，不过在真空环境倒是不会起火吧。

關鍵字: 哈勃 宇宙 科学