當你看著一個離你很遠的物體時，你能多好地分辨出它到底離你多遠？我們這樣做的能力被稱為深度感知。雖然我們的一些深度知覺是由諸如相對運動、表觀尺寸、紋理梯度和其他你可以用一隻眼睛觀察到的東西引起的，但最普遍的視覺線索來自我們的雙眼視覺：兩隻眼睛彼此位於不同的地方。
- 圖注：半人馬座阿爾法星（左上角）包括A和B，是與比鄰星（圓圈）相同的三元星系的一部分。這是離地球最近的三顆恆星，它們位於4.2到4.4光年之間。從距離地球足夠遠的另一個空間位置看，包括半人馬座α星和比鄰星在內的這一領域中最接近的恆星似乎會相對於背景恆星發生偏移，即距離地球較遠的恆星。
眼睛之間的分離是三維成像的關鍵，也就是我們對深度的感知。在天文學中，這被運用到了極端，因為兩個望遠鏡在距離上可以很好地分開：分開距離可以等於地球的直徑，如果它們在太空中的話，直徑會更大。與地球通信的最遙遠的操作望遠鏡是超越冥王星的美國宇航局“新視野號”。4月22日和23日，“新視野”號將與地球合作，產生有史以來最長的基線視差測量值，你可以提供幫忙。以下是方法，以及背後的科學。
- 圖注：視差的一種應用，當你從左眼移到右眼時，前景（手指）對象似乎相對於背景（樹）移動。你的眼睛之間的距離越大（你的基線），視偏移（和相關的視差角度）就越大。
當你只有一隻眼睛睜開時，你看到的外部世界與照片相似：三維世界被壓縮成二維快照。實際上，不同的對象之間的距離是不同的，但根據一張快照，你無法判斷物體是更大/更亮和更遠，還是更小/更模糊和更近。
但是如果你的第二隻眼睛在不同的位置，很容易想象你得到了兩組信息供你的大腦組合在一起。親自“查看”此圖像的最佳方法是，在相對較遠的背景前，將您的拇指一直伸到您的面前。 當您在左眼和右眼之間切換時，一次只睜一隻眼，您會看到拇指相對於背景移動的明顯位置。
- 圖注：如果你的兩隻眼睛在某一時刻所看到的東西之間的有效距離比你臉上分開的幾釐米要大，你就能增加你所看到的東西的視差，從而提高你的深度知覺，使之超越人類的極限。
拇指看起來移動的原因很簡單：用左眼看到的視線將拇指放置在與右眼視線不同的相對位置。 從數學上講，您的眼睛與正在查看的任何對象都形成一個狹窄的三角形，並且該對象越近，該對象處的狹窄角度越大。物體離得越遠，角度太小以至於您無法觀察到它。
如果物體無限遠，則角度會減小到零，這就是為什麼僅憑眼睛就無法分辨月亮還是行星是恆星距離遠的原因。但是，如果物體離得足夠近，您可以分辨出左眼和右眼之間存在角度差異，那麼您將看到在天文學中稱為視差的東西。
- 圖注：恆星視差的概念，其中觀察者在兩個不同的有利位置看到前景物體移動。視差此處顯示的“視差角”為1弧秒：1/3600度。 在觀測視差之前，許多人以缺乏視差為理由反對太陽系的日心模型。 但是事實證明，恆星真的很遠。
從幾何學上看，遠處物體產生的視差角完全取決於兩個距離：
- 你兩個“眼睛”之間的距離
- 以及到那個物體的距離。
雖然對我們大多數人來說，我們的眼睛之間的距離可能只有大約6或7釐米，但我們並不侷限於使用我們的眼睛單獨用於天文學。我們可以在世界各地安裝望遠鏡，地球直徑的最大基線距離約為12700公里。雖然這看起來像是一個巨大的距離，但你必須將它與恆星之間的距離進行比較，這些距離是以光年或幾萬億公里來測量的。
- 圖注：太陽與許多最近的恆星之間的距離是準確的，但目前只有極少數的恆星位於距離我們10光年的範圍內。在接下來的一百萬年裡，當恆星在我們的星系中繼續它們的引力舞蹈時，許多恆星將遠離我們的太陽。
許多世紀以來，沒有觀察到這樣的視差，最主要的解釋是恆星必須非常非常遠。 如果即使最接近的恆星也是如此遙遠，以至於它們甚至在整個地球直徑範圍內都不會相對於更遙遠的恆星改變位置，那麼我們只有兩種選擇：
- 建造分辨率更高的望遠鏡，能夠測量更小更精確的角度，
- 或試圖設計一種方法來測量比地球直徑還要長的基線距離。
隨著太陽系日心模型的興起，第二部分在16和17世紀得到了巨大的推動。 如果地球繞著太陽公轉，那麼從冬至夏至夏天，基線比從日出到日落的12,700公里（繞地球軸線旋轉180°）要大得多，大約3億公里。
- 圖注：蓋亞（GAIA）所採用的視差方法，包括注意到附近恆星相對於較遠的背景恆星位置的明顯變化。基線相對於恆星距離越大，觀測到的視差就越大。
從19世紀中期開始，天文學有了足夠的進步，以至於最近的恆星可以開始顯示其視差。1838年，弗里德里希·貝塞爾（Friedrich Bessel）宣佈了天鵝座61恆星的視差：第一顆已知（並很快證實）有視差的恆星。幾乎緊接著，弗里德里希·斯特魯夫（Friedrich Struve）發表了織女星的視差（因此也包括到織女星的距離），托馬斯·亨德森（Thomas Henderson）也緊隨其後，與半人馬座阿爾法星保持了一定的距離：半人馬座是離地球最近的恆星系中最明亮的成員。
即使兩隻“眼睛”是天文望遠鏡而不是您的肉眼，它們之間的距離也越大，你也能更好地測量深度、距離，並看到真實的宇宙：在三維空間，而不是二維快照。即使在今天，視差測量仍然是我們發現離最近恆星距離的最佳方法，歐空局的蓋亞（Gaia）任務是迄今為止最精確的觀測站。
- 圖注：這張圖片是蓋亞（Gaia）對我們銀河系和鄰近星系的全天視圖的單一投影，基於對近17億顆恆星的測量。我們擁有這麼多恆星的視差的事實歸因於蓋亞提供的奇妙數據：歷史上最好的數據。但是，蓋亞的基線只有2 AU：地球繞太陽軌道的直徑。
但即使是蓋亞也只是在地球圍繞太陽的同一軌道上，這意味著其視差測量的最大基線僅為2AU，其中“AU”指的是天文單位，即平均地日距離。
至少在基線方面，如果我們有一個離地球很遠的天文臺，能夠從與我們完全不同的角度測量恆星，那將是非常優越的。通過將基線延伸到更大的距離，跨越太陽系，甚至超越太陽系，我們可以進行有史以來最大的視差測量。通過在地球上同時進行觀測（或者在相對論控制的宇宙中儘可能同時進行觀測），我們可以最大程度地減少標準視差測量所遭受的混淆影響：事實上，遙遠的恆星本身會隨著時間而移動，即使是短短几個月的時間。
- 圖注：天鵝座61是第一顆測量其視差的恆星，但由於其較大的固有運動，因此測量相當困難。這兩張紅色和藍色的圖片，相隔幾乎一年拍攝，顯示了這顆雙星系統驚人的速度。如果你想以極高的精度測量一個物體的視差，你將同時進行兩次“雙目”測量，以避免恆星在星系中運動的影響。
雖然有四個離太陽非常遙遠的航天器——旅行者1號和旅行者2號以及先鋒10號和先鋒11號——它們不再有能力成功地瞄準遙遠的恆星並將數據傳回地球。然而，第五個最遙遠的是美國宇航局的“新視野”號：以很少經過冥王星（及其衛星）而聞名的航天器，以及後來發現了小柯伊伯帶天體Arrokoth。
到2020年4月，“新視野”號距離太陽的距離將超過46AU：接近80億公里（50億英里）。從它的角度看，離地球最近的恆星在天空中的位置應該與我們從地球的角度看的明顯不同。如果我們能從新的視野和地球上同時測量這些恆星，我們應該能夠探測到科學史上所見過的最大的天文視差。
- 圖注：數字化天空測量的一部分，其中離太陽最近的一顆恆星，比鄰星，在中間顯示為紅色。這是離地球最近的恆星，距離地球只有4.2光年。從“新視野”號的有利位置來看，比鄰星似乎會相對於這些更遙遠的背景恆星發生移動。
在科學激動人心的時刻，這不僅會真正發生，而且擁有足夠大的望遠鏡和數碼相機的公民科學家也將能夠參與實驗。 4月22日至23日，"新視野"號將指向並拍攝距地球最近的兩顆微弱恆星的圖像：比鄰星（4.24光年）和沃爾夫359（7.9光年）。
如果你有一個裝備照相機的望遠鏡，它的孔徑為15釐米）或更大，你就有可能觀察到這些恆星。通過將地面天文學家獲得的地面數據與新視野數據相結合，將構建有史以來最長的基線3D圖像。據天文學家託德·勞爾說，這一結果將是壯觀的。
“歷史上，夜空中固定的星星一直是導航標誌。當我們駛出太陽系，進入星際空間時，更近的恆星如何移動可以作為一種新的導航方式。我們將以新的視野第一次看到這一點。 ”
- 圖注：這張附近恆星沃爾夫359（明亮恆星）的彩色圖像顯示了從地球上看到的截至2019年底的當前位置。從地球上看，綠圈與沃爾夫359的位置明顯分離，這是新視野從它在太陽系中的遙遠位置所能看到的。
通過對離地球最近的兩顆恆星和美國宇航局的“新視野”號宇宙飛船進行成像，人類將構建這些恆星的三維圖像，就好像我們有兩隻眼睛，彼此相距近80億公里。它不僅將壯觀地展示美國宇航局的新視野已經走了多遠，而且還使我們可以瞥見我們對宇宙的微不足道的謙卑事實。
我們都知道，我們在地球上看到的恆星的相對位置是我們目前的視角所獨有的：我們在空間和時間中的位置。從任何其他有利的角度來看，恆星和星座看起來都會大不相同，因為每個恆星系都有不同的夜空。我們將首次以史無前例的巨行星的深度感知來觀察宇宙：它的“眼睛"比太陽冥王星的距離還要大。這些圖像，預定在五月發佈，將給我們一個前所未有的宇宙觀。
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