NASA(美国航空航天局)发布的太空照片 是很多天文爱好者的最爱，给人以震撼的美丽。这里面有银河系，有星云，还有一些太空中的爆炸 ，让人感叹宇宙的神奇。这些照片是由哈勃太空望远镜拍摄的，距离地球上千光年。很多爱好者将这些照片视若珍宝，加以收藏。 可是这些照片有很奇怪的地方，根据太空中宇航员传回来的直播资料、根据月球车拍到的太空 ，宇宙就是漆黑一片，连颗星星都找不到。再结合上个世纪的登月疑云，很多人觉得NASA是在欺骗大众。我们真的被NASA骗了吗？宇宙真正的颜色到底是怎样的？那些绚丽的图片又是怎样拍摄的？ 太空课堂 神舟十三号在太空中开课，专门为地球上的朋友们解答太空疑问，进行太空实验。王亚平担任主讲老师，这是她在2013年太空授课后，再次作为太空上的老师。 授课过程中，大家问得最多的问题就是，太空是什么颜色？能看到星星吗？王亚平 实事求是地回答，太空在宇航员的肉眼看来是深邃的黑色，可以看见星星，但星光很黯淡。 其实这个问题当年就有很多人问过，尤其是登月的宇航员，他们在月球上仰望星空，能看到星星，可是一旦拿设备拍摄，就是漆黑的一片。 王亚平形容太空是深邃的黑色，因为宇宙很浩瀚，人类的肉眼根本看不见边界，宇航员在太空中需要面对地球，这个时候地球看起来十分巨大，比我们在地球上看到的太阳还要大。人类心理上有一种现象叫 巨物恐惧症 ，因此宇航员看地球，不是生命的摇篮，而是一种巨大的压迫。 宇宙中有上亿颗会发光的恒星，按理说它们发出的光可以填满宇宙，可是事实确实，它们的确朝宇宙的各个角度发射了光，可惜我们人类看不见。 光的秘密 牛顿利用三棱镜让人们第一次知道了光的颜色；爱因斯旦让人们知道了光的本质，它是一种波。综合来说，光是一定频率范围的电磁波，因为不同的颜色频率不一样，因此在通过 三棱镜折射 的时候，它们的折射角不一样，于是我们可以看见七种颜色的光。 宇宙中电磁波的频率可以从几乎趋近于零到最大的频率1.85 1043Hz，人类目前的技术只能监测到10-2~1035Hz的电磁波。 电磁波的速度不会受到频率和波长的影响，在真空中永远是3x108m/s 。而这些电磁波里，只有频率在380~750THz的波能够称为光 ，换算成波长是780 400nm，这也是人类眼睛能够感知到的光的范围，被称为可见光 。 可见光里红光频率最低，波长最长，比它频率低、波长长的光，人类的眼睛就看不见，称之为 红外线 。 而紫光是可见光频率最高、波长最短的光，比它波长还要短，频率还要高的光称之为紫外线。不同的生物对于光的感知敏感度不一样，比如鸟类就可以看到紫外线。就算是同一物种也会出现感知差别，比如有些人可以看到340~790THz的光。 红移现象 除自然发生的电磁波有我们不可能看见的片段，一些电磁波还会因为某些原因，将我们可见的光缩小频率变为不可见。如果光的波长增大、频率减小，那么他在光谱上便会往红光偏移，最终超越可见光的范围，成为红外线。这种现象在宇宙中称为 红移 。 发生红移的原因目前还存在争论，比较普遍的一个说法是 宇宙膨胀 。 我们的宇宙被认为来自140亿年前的一场爆炸，爆炸产生的能量至今还存在于宇宙之中。这股能量不断地让宇宙膨胀，在这之中电磁波就像面条一样，被生生拉长了波长，这其中就会有一些可见光因为频率改变成为了不可见光。 宇宙中地红移大致分为三种。第一种是 多普勒红移 ，发生这种红移的原因是发射源的远离 。如果将宇宙比喻成一个气球，宇宙大爆炸之前气球是干瘪的，爆炸产生的能量有类似于吹气球，宇宙中的星体类似于气球表面上的点。 随着气球的膨胀，点与点之间的距离会越来越远，就正如宇宙中的各个星体其实是在互相远离一样。假设有一个恒星，源源不断地向地球辐射电磁波，因为宇宙膨胀，它和地球的距离越来越远，这些电磁波就会发生多普勒红移 。在地球上观察这颗恒星，会发现它的亮度越来越弱。 第二种红移称为 引力红移 ，这是电磁波在挣脱某些天体引力的时候产生的。 宇宙中有很多体积很小密度却大得惊人的天体，比如白矮星、中子星等，靠近它们的电磁波被强大的引力所吸引。 这些天体的引力比不过黑洞，电磁波在其附近还可以逃跑，可是逃逸得付出代价，电磁波很有可能在这样的引力之下，不再沿直线传播，而是出现扭曲。如果把电磁波想象成一根方便面，它虽然逃跑了，可也被这巨大的力量给拉直了，波长自然就变长了，原本可见的光变成了不可见。 第三种称为 宇宙学红移 ，它的产生原因还是宇宙膨胀，和多普勒红移的区别在于，它是电磁波被宇宙膨胀拉长，从而降低频率变成了不可见光。 因为红移的存在，很多恒星对于地球来说，亮度是肉眼可见的下降，即便地球被电磁波围绕，可见到的光线非常少。 五彩斑斓的黑 宇宙中的每一颗恒星，都会朝四周发射电磁波，我们的地球也会接收到一部分，可见光部分映入人类的眼帘，便有了满天的星空。是的，在我们眼里夜空中暗淡的星星，也许在几万光年外就是一颗特别巨大的恒星。这是因为 电磁波 在传递的过程中，能量会损失。 很多人会认为宇宙是真空环境，因此光在传递的过程中不会受到任何损失。其实不然，真空环境并不代表里面没有一丝杂质，宇宙环境远比我们想象的复杂。 首先就是宇宙中有很多的＂垃圾＂，这些垃圾并不是什么文明生命体所丢弃的，有些是在造星的过程中没用到的原材料、有些是恒星晚年 自动清理门户、还有的是互相碰撞制造的残渣。宇宙中没有重力，它们在星球引力的作用下＂漂浮＂在太空中。 恒星中发射的电磁波沿直线传播，遇到这些＂垃圾＂他们也不会拐弯，于是会被吸走一部分能量，在这些恒星和地球中间有数不清的＂垃圾＂，它们层层剥夺电磁波的能量，最后传到地球上的所剩无几，更别提这里面的可见光部分。想要照亮地球附近的太空，其亮度要与太阳差不多，这对远在光年之外的恒星 来说办不到。 加之还有红移现象的存在，可见光也会因为各种原因变成不可见光。 其实想想，宇宙未必是黑色的，只是那些围绕地球的电磁波频率已经不在人眼可以接受的范围内。也许在另一种文明生物眼中，宇宙是五彩斑斓的，但在我们的眼里，它是深邃而幽深的黑色。 NASA的图片处理 既然太空是黑色的，并且理论上说，任何人类所观测到的发光体，其亮度会逐渐下降。那么NASA 那些优美的星云图片，是怎样拍摄得如此颜色艳丽的？仿佛摄像机就堆在这些星云面前一样。难道NASA骗了我们？ 其实这些栩栩如生，颜色鲜明亮丽的天体照片，是NASA经过后期处理的结果。其目的是为了让你们更好地看清楚宇宙中天体的模样。 开普勒太空望远镜 传过来的照片通常是黑白的，这样的图片给天文学家进行研究是足够的，然而对缺乏天文知识的普罗大众，黑白照片很有可能起不到科普效果，反而会让大家对宇宙更加困惑。 当然，NASA并不是胡乱处理这些星云 的颜色，他们会使用一种技术上色，达到最理想的效果。 首先他们通过哈勃太空望远镜得到一张黑白的照片，然后使用不同的滤镜将效果拼接。考虑到星云里面最多的元素是氢，那么氢离子辐射的光应该是蓝色，还有氧元素，氧离子发出的辐射是红色，此外在使用硫离子的绿色，最后在根据不同区域的颜色不同，进行上色。 其实NASA上的色未必是这个星云真实的颜色，因为就连NASA自己的研究者都未必知道颜色。 这些星云或者星体离地球的距离实在太多遥远，哈勃望远镜是光学望远镜，因此，它是通过接收到的光信号来进行观测的。 距离太远，星云 发射的电磁波在路上发生了损失，外加红移现象，真正落到望远镜上的光很少。就算将曝光开到最大，也只是一个模糊的影响，为了能稍微清晰一点，只能采用黑白。 NASA很早就承认了自己的照片经过了后期处理，不过不是为了骗大家，而是为了方便展示。这些照片他们仅供观赏，真正拿来做研究的照片还是原汁原味的。 科技与艺术 这么看，我们不能就这么武断地批评NASA骗人，相反，这些照片还是他们的良苦用心。有无数的人因为看到了这些震人心魄的图片，决心走上科学探索的道路的。 科技是一种工具，我们应该因它而感受到温暖，而不是冰冷的机器。NASA将科学技术与艺术相结合，利用人类无尽的想象力，向我们展示了一个别样的宇宙。虽然这未必是真实的，但NASA尽可能接近。只希望当人类 仰望星空 的时候，看到漆黑的太空，不会再感到孤单。 毕竟目前已知的唯一智慧生命体就只有人类，可是人类又不相信，茫茫宇宙中就只有地球一个有生命的星球。如果真是这样，会不会太浪费宇宙的空间了。要知道宇宙中有上 亿颗恒星 ，假设这里面只有千分之一有生命的改了吧，但是这个基数太大，最后算下来有生命的也不在少数。 人类怀着这样的渴望，寻求着宇宙的更深处。 太空其实有的自己的颜色，可是人类受制于自己的生理条件，无法全部看清，不得不说是一种遗憾。但同时人类也是幸运的，有科技能够观察，有程序可以上色。最后得到一张清晰的宇宙天体图，是真的怎样，假的又如何？如果连想象的能力都没有了，那对人类来说才是悲哀。