曹孟德青梅煮酒論英雄

哈勃望遠鏡是佈置在590公里高空的一個望遠鏡，在二十多年前發射，它的設計目的就是觀察銀河系及更加遙遠的星球，這是為了解決天文學的一些重大問題，修正天文觀測系統常見的一些參數而發射的，當時對太陽及太陽系內星球的觀測有其他更好的辦法。

天文學的觀測有時會講究適不適合的問題，太陽系內星體的觀測多數是講究一個光年以下的星體距離的問題，哈勃望遠鏡觀測幾個光年幾十個光年甚至更遠距離的星體的問題。

大偉140797056

哈勃望遠鏡既然能觀測幾百億光年外的宇宙，為何不能直接顯微鏡般地觀測最近的太陽等星球？

（注：哈勃望遠鏡並不適合觀測太陽，因此本文只討論太陽系內的其他天體）

地球的大氣層是我們人類的生存之本，但它也限制了我們觀測宇宙的能力，為了擺脫這一困境，1990年4月24日，大名鼎鼎的哈勃望遠鏡發射升空，在隨後的日子裡，哈勃望遠鏡不負眾望，為我們帶來了無數令人著迷的星空圖片，極大地提升了人類對宇宙的認知。特別是2019年5月公佈的“哈勃遺產場” (HLF)，它包含了大約26.5萬個星系，其中最古老的星系目前與我們的距離已經高達400多億光年。

哈勃望遠鏡如此強大的觀測能力著實讓人歎為觀止，按理來講，以這樣的實力來觀測太陽系內的天體簡直就是“小菜一碟”，那事實果真如此嗎？

上圖為哈勃望遠鏡在火星最接近地球的時候所拍攝到的圖像，可以看到，這並不能算是一張清楚的圖片，數據顯示，這張圖片的分辨率僅為13公里，也就是說哈勃望遠鏡只能分辨火星上13公里以上的物體，它根本就看不清楚火星，更不用說“直接顯微鏡般地觀測”了。

現在問題就來了，為何哈勃望遠鏡不能顯微鏡般地觀測太陽系內的那些很近的天體呢？

在望遠鏡對目標物體的觀測的過程中，可以看成是目標物體被分為了若干個幾何點（可稱之為“物點”），理想情況下，一個物點發出的光線經望遠鏡捕捉後，就會生成一個精確的像點，就這樣一個物點對應一個像點，若干個像點就組成了目標物體的圖像。

然而由於衍射效應的存在，對應每一個物點，望遠鏡並不能生成一個精確的像點，而只能生成一塊像斑，這被稱為“艾裡斑”，假如兩個物點離得太近，它們對應的“艾裡斑”就會互相重疊從而變得難以分辨，因此望遠鏡是有一個分辨極限的，對於如何定義這個分辨極限，人們通常採用的是“瑞利判據”（具體如下圖所示）。

“瑞利判據”的相關公式為：最小分辨角θ= 1.22 x 波長/望遠鏡口徑，已知哈勃望遠鏡的口徑為2.4米，波長取可見光的平均波長500納米，將它們代入公式，我們就可以估算出哈勃望遠鏡的最小分辨角θ= 1.22 x （5 x 10^-7）/2.4 約等於 2.54 x 10^-7 rad（注：rad為弧度）。

在火星最接近地球的時候，兩者的距離約為 5460萬公里，將其與哈勃望遠鏡的最小分辨角相乘，我們就得出了哈勃望遠鏡對應火星表面的最小分辨距離約為 13.88公里，這與上面的火星圖片分辨率基本相符。同樣的，木星離地球最近時的距離是 6.3 億公里，那麼在這個時候哈勃望遠鏡在木星表面的最小分辨距離就約為160公里，就是下圖這個樣子。

而離太陽最遠的行星——海王星就顯得“慘不忍睹”了，它是下圖這個樣子的。

那麼為什麼哈勃望遠鏡又能看到那些遙遠的星系呢？其實我們再來簡單估算一下就可以知道這個問題的答案了。

“NGC 1300”星系是位於波江座的一個棒旋星系，距離我們大約6100萬光年，將這個數據與哈勃望遠鏡的最小分辨角相乘，我們得出在這個距離上，哈勃望遠鏡的最小分辨距離約為15.494光年。這看上去似乎很誇張，但這與“NGC 1300”星系超過10萬光年的直徑來做對比，就一點都不誇張了。

經過簡單的計算，我們就可以知道以哈勃望遠鏡的分辨率，在10萬光年的跨度上可以上生成6454個像素，要知道一臺普通的23寸寬屏顯示器的最高分辨率也才 1920 x 1080，也就是說，我們需要24臺這樣的顯示器才能將這張圖像完整地顯示出來！

（上圖為哈勃望遠鏡拍攝到的“NGC 1300”星系）

雖然以上只是粗略的估算，但是我們還是可以清楚地看到，哈勃望遠鏡的分辨率並不是想象中的那麼高，因此它看不清楚太陽系內的天體也在情理之中了，而哈勃望遠鏡之所以能看到那些遙遠的星系，原因是因為這些星系的尺寸實在是太大了。

順便講一下，平常我們所說的哈勃望遠鏡能看到幾百億光年外的星系，其實是將宇宙膨脹的因素也算進去了的，事實上，哈勃望遠鏡現在接收到的歷史最久遠的光線來自於130多億年前，而那些發出這些光線的天體，在宇宙膨脹的驅動下，現在已經在距離我們400多億光年之外了。

回答完畢，歡迎大家關注我們，我們下次再見`

魅力科學君

在距地球600公里的上空軌道，有一座長13米，重11噸的巨型天文望遠鏡，以每100分鐘圍繞著地球轉一圈的速度運行。它時時刻刻關注著遙遠的太空，不斷的將宇宙間發生的事情傳回地球。它就是人類最大的

天文望遠鏡一一哈勃望遠鏡。

哈勃望遠鏡強大的功能，能捕捉到1.6萬公里外螢火蟲的身影。對宇宙間270億光年範圍的恆星，進行全方位掃描拍影。哈勃望遠鏡的設計使用定位，就是探索遙遠的宇宙太空。並且成功捕捉到一顆太陽般的恆星，最後消失光輝的場景。哈勃望遠鏡的作用，並非只侷限於近在咫尺的太陽系。不可否認，哈勃望遠鏡也對太陽系的場景，包括太陽及八大行星都進行過拍攝留影。特別是太陽燃燒的恐怖場景，給人們留下來了深刻的陰影。

山水1320

第一，哈勃望遠鏡就算是觀測近處的星球也不可能像顯微鏡那樣強大，我們來看下哈勃望遠鏡的分辨率是多少，哈勃的主鏡口徑是2.4米，所以它的光學分辨率理論值是0.0583角秒。這個分辨率有多大呢？哈勃望遠鏡運行的軌道距離地面約550千米，如果用它來看地面的話，不考慮大氣的影響，大概可以分辨出20多釐米大小的物體。

但是，沒有必要用它看地球，至少我們得看下月球吧，那麼月球距離地球是38萬千米，如果用哈勃看月球的話，也只能看到大於140米左右的物體。是的，可能比你想象中差好多吧，哈勃並沒有想象中的厲害。

第二，我們觀測近距離的天體，有很多其他的辦法，比如我們發射飛船到月球軌道上，那效果不是比哈勃強多了？我們也可以發射飛船到其他行星甚至太陽附近，那觀測的效果要好的多，所以為什麼要用哈勃來觀測這些天體呢？

那麼，哈勃為什麼可以觀測遙遠宇宙的天體呢？

這是因為我們觀測到的所有天體，不管距離多遠，其實都是因為對方的光已經達到我們這裡，才可以被我們看到。我們需要做的只是如何能看到那些暗淡的光點，因為來自遙遠宇宙的光，已經變得非常暗淡了，只有大口徑的望遠鏡，排除了干擾之後，才可以發現。

而哈勃就是幹這個用的，哈勃可以看到闇弱到21等的天體，如果長時間曝光的話，還可以看到更暗的天體，這才是哈勃的正確使用方法。

寒蕭99

一個物體的“照射過來”光線在空間尺度上面也是有密度的，放大倍數越大，物體成像越模糊。先不談感光模塊的極限值，最近的比鄰星具體地球4.3光年。這個尺度，在距離上已經非常非常遙遠了。不談別的，用目前最牛的哈勃望遠鏡看柯伊伯帶，都看不清什麼東西。望遠鏡的重要性能參數，除了鏡面的平整透光/反光/均勻度，最重要的是物鏡口徑，為什麼未發射的韋伯望遠鏡一定比哈勃牛，就是因為物鏡口徑更大。能夠接收的遙遠物體的光線更多，從而對觀測物體的成像“像素”越高。哈勃要當顯微鏡用，第一個天體和哈勃都要相對靜止，第二，要求相當充足的穩定光源，並且長時間曝光！

人類目前一切的科技文明發展，在宇宙的空間尺度上，顯得如此蒼白而無力！

兩隻蝸牛闖世界

哈勃望遠鏡能夠觀測到幾百億光年以外的宇宙，為何不能直接顯微鏡般地觀測最近的太陽等星球？

要解釋這個問題，得首先看一下哈勃望遠鏡的工作原理。哈勃望遠鏡是於1990年由美國的航天飛機送上太空的，鏡長13.3米，直徑4.3米，鏡面口徑2.4米，在地球外太空以時速2.8萬公里繞地球軌道運行。

哈勃望遠鏡是一種反射式望遠鏡，也就是說捕捉宇宙空間中光線的反射，通過望遠鏡的開口把光線收集到“鏡子上”，然後傳輸到各種儀器的焦點上，每種儀器都是用電荷耦合器件捕捉光線，繼而把這些光線轉換為數字信號傳回到地球，地球接收端通過解譯就把宇宙空間的圖像再現出來。

從工作原理看，哈勃望遠鏡在捕捉宇宙深處的光線的前半段，它和一般望遠鏡是一樣的，必須要依賴於光線，只是它處於地球大氣層以外，沒有大氣湍流的干擾，可以長時間曝光，所獲得的圖像和光譜，較地面的大部分望遠鏡具有極高的穩定性和可重複性。

我們的宇宙在奇點大爆炸以後，每時每刻都在發生著膨脹，目前哈勃望遠鏡的觀測範圍為137億光年，之外的宇宙空間由於累積的膨脹速度大於光線傳播到地球的速度，哈勃望遠鏡也無能為力觀測了，因此，哈勃望遠鏡觀測到137億光年的影像，實際上137億年之前那個位置發出的光線。

由於哈勃望遠鏡是利用光線反射觀測的，它就有個分辨率的問題，能夠看很遠，不代表能夠它能看清，目前後期解譯出來的宇宙深空圖像，那是哈勃望遠鏡在朝著一個方向，長期曝光很長時間，才捕捉到的背景光線，這和我們眼睛看到星星是一個原理。

實際上，哈勃望遠鏡的角分辨率為0.06角秒，也就是說如果在它離地面550千米的近地軌道上，對地球表面進行觀測的話，僅能分辨出25釐米左右的物體。按照這個分辨率類推，它能看到月球表面170米左右的物體，如果對太陽觀測，一個像素大小能達到67公里，如果對天王星觀測，只能看到1230公里的物體，想用它來進行顯微鏡般的觀測是實現不了的。

優美生態環境保衛者

哈勃太空望遠鏡可謂是人類的天眼，正是因為他的存在，才讓我們看到了美麗的宇宙。如果沒有哈勃太空環境，或許我們今天就不知道宇宙長什麼樣子。同理，哈勃太空望遠鏡是可見光望遠鏡，就代表了它只能捕捉光線，卻沒有辦法偵測其他信號。這個原理就跟地球上的大氣層一樣。

我們之所以能在網上看到天上的星星，其原理就是大氣層的作用，它將遙遠星星釋放的光進行了反射，從而展示出了直接星星的畫面。同理哈勃也是如此，哈勃太空望遠鏡可以在長時間的曝光的情況下拍攝的非常遙遠的天體，這種拍攝簡單的說就是捕捉到了遙遠天體所釋放的光。而想要觀測比鄰星系的話，並非那麼簡單。

雖然哈勃太空望遠鏡可以直接觀測到比鄰星，但是，他看到的比鄰星仍然是四年前的。而它卻看不到比鄰星的其他天體，比如說行星、衛星和小行星。剛才說了，可見光望遠鏡是無法看到不發光的物體的，而距離又相隔如此的遙遠，因此哈勃望遠鏡不適合去探索恆星附近的行星。想要探索行星，我們需要採用可以分析光譜的望遠鏡，比如開普勒太空望遠鏡，它的任務就是專門觀測恆星附近的行星的，採用的方法名為行星凌日法。

通過行星凌日法，科學家可以通過開普勒望遠鏡偵測到遙遠恆星的光譜的細微變化，從而記錄變化的週期，通過變化的週期和光譜的分析，我們就能得出該恆星的大概質量，通過測量出質量來決定它的公轉軌道和距離，從而確定恆星光譜為何會發生變化，是不是有顆天體擋住它了，如果是的話，那麼就代表我們發現了一顆行星！

宇宙V空間

都是桶狀的，但各有各的用處。

收集各種光線的是望遠鏡，發出各種低音的就叫低音炮啦。

就是都是望遠鏡，觀測太陽的也不同於哈勃那種的。

有聲印象

望遠鏡不可能同時成為顯微鏡，因為兩者功能完全不同。哈勃望遠鏡是用來觀察太空的，而顯微鏡是用來觀察肉眼看不到的細胞等物質的。

由於功能不同，兩者雖然都用到目鏡和物鏡，但構造明顯不同。望遠鏡是由兩組凸透鏡，和目鏡物鏡組成。它的結構特點是物鏡的焦距長，而目鏡的焦距短。顯微鏡也是由目鏡和物鏡組成，它的目鏡焦距很短，物鏡焦距更短。

兩者的成像原理也有不同（略）

2019--12--15

手機用戶54578927414

天空中那麼多的星球，而那麼大一個，它為什麼擋不住望運鏡，它能看那遠。星球是不是排隊的。

關鍵字: 望遠鏡 科學 哈勃