為什么我們能夠清楚拍攝到數(shù)億光年之外的星系和星云，但直到2015年才能拍到更近距離的太陽系中冥王星的清晰照片呢？

由于距離只是決定物體成像效果的要素之一，因此并不是距離越近就越易成像。這就像是在問，為什么我們能拍下很贊的木星照片，卻不能給我們留在月球上的漫游者拍照？畢竟漫游者距離我們更近。

經(jīng)常使人們驚奇的是，天空中的星系看起來到底有多大？這是因為它們距離我們非常遠(yuǎn)，因此我們無法用肉眼看到它們，這就意味著它們非常小。然而，情況并非總是如此。以我們的鄰居—仙女座為例，它距離我們有250萬光年。但它在天空中占據(jù)了多少位置呢？一個點(diǎn)狀物的大小？

再想想。這是一張被調(diào)亮更容易看清楚的仙女座星系圖片：

（編輯:由于它在評論中出現(xiàn)了很多次，上面的圖片不應(yīng)該被認(rèn)為是夜空的真實圖像。它是由正常夜空和仙女座星系的圖像疊加而成的圖片，顯示了其相對于月球的大小，實際上比你肉眼能看到的要亮得多）

我們?nèi)庋酆茈y看到仙女座星系的真正原因是因為它非常非?；璋担皇且驗樗浅Ｐ?。

不了解望遠(yuǎn)鏡的人往往認(rèn)為它們只是用來放大小的圖像。望遠(yuǎn)鏡的確能放大目標(biāo)物體但它們的作用不止如此;它們還是光收集裝置。你可能見過業(yè)余愛好者用這樣的大反射鏡：

這種設(shè)備通常被戲稱為“光桶”，因為它們的主要目的是收集盡可能多的光線，以此產(chǎn)生一個比你肉眼所能看到的更亮的圖像。物體的放大幾乎完全是通過更換目鏡來完成的，且放大倍數(shù)越低，成像效果越好——更大的倍數(shù)實際上會將光線散射出去，因此反而會丟失成像圖片的一些亮度和細(xì)節(jié)。

不管怎樣，再次回到冥王星的話題上來。冥王星很小，非常，非常小。當(dāng)我們談?wù)撎炜罩心澄镉卸啻髸r，我們使用角直徑來衡量。其中太陽的平均角直徑約為32弧分，月球的角直徑也大約是32弧分，所以它們看起來一樣大。而螺旋星云——通常被稱為“上帝之眼”——約為16弧分，是太陽大小的一半。木星大約是30弧秒，或半弧分——月球的1/60。海王星呢？大約是2弧秒，或月球角直徑的1/900。

冥王星呢？平均角直徑約為0.06弧秒，是月球角直徑的1/32000。從視覺上我們的角度來看，你可以把32,000顆冥王星排成一排，則它的寬度相當(dāng)于滿月的寬度，它大概相當(dāng)于月球上一個直徑為100米的圓。

與此同時，距離我們非常非常遙遠(yuǎn)的星系仍然占據(jù)著天空中大量的空間。其中草帽星系是我個人最喜歡的星系之一，它距離我們3200萬光年，但仍然占據(jù)了天空9弧分。從我們的角度來看，它看起來是冥王星的9000倍大。這就是為什么，即使它離我們很遠(yuǎn)，我們?nèi)匀豢梢栽诘厍蛏吓臄z到它美麗的照片：

關(guān)于這個話題，我看到了很多詞匯，但只有一個就足夠了:大小。第二個詞可能是“亮度”。

恒星、行星、矮行星和其他太陽系天體在宇宙學(xué)的背景下是極其微不足道的渺小，因此可以用像千米這樣方便的小單位來測量。

例如，冥王星距離地球大約有30個天文單位，獵戶座星云M42則距離地球有1400光年，一光年大約是63000個天文單位。通過簡單的數(shù)學(xué)計算表明，獵戶座星云的距離大約是冥王星的300萬倍。不幸的是，冥王星的直徑正好是2,377千米，而獵戶座星云的直徑是24光年，即227,000,000,000,000,000千米(227萬億)，是它的955億倍。此外，可憐的冥王星還不發(fā)光，而獵戶座星云的發(fā)光卻相當(dāng)于幾百顆恒星的亮度。因此在地球上，獵戶座星云M42看起來比滿月還要大，也足夠亮，只需幾秒鐘的曝光就能拍攝到清晰的照片。

現(xiàn)在想想仙女座星系距離我們有250萬光年遠(yuǎn)，它比獵戶座星云M42的距離遠(yuǎn)1786倍。但該星系的直徑約為22萬光年，比獵戶座星云大9200倍，有大約1萬億顆恒星發(fā)出的光。因此在地球上，這個星系看起來比滿月寬5倍，在攝影上的效果和獵戶座星云M42相似。

為了說明這些觀點(diǎn)，以下是本回答中討論的三個目標(biāo)物體；我在觀測臺用一個500毫米的鏡頭拍攝了它們。其中紅色箭頭指示的幾乎不可見的單一像素所在位置是冥王星(拍攝于新視野號飛掠當(dāng)天)。

BY: quora

FY:?張雨

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