在地球上的夜空中,只要晴朗无月,并且没有大气和光污染,我们可以看到满天繁星,而且还能看到淡淡的银河。然而,在月球上拍摄到的天空都是黑的,看不到星星,这是为什么呢?
无论是阿波罗宇航员,还是嫦娥三号和四号,都是在月球白天时进行活动。之所以月球白天的天空是黑的,是因为月球上几乎没有大气,跟太空几乎没有差别,太阳光会直射月球表面,不会像在地球上那样发生瑞利散射而让天空变蓝。
因此,即便是在月球上的白天,也能看到星星,它们不会完全被太阳光淹没,只有太阳所在的区域才看不到星星。既然如此,为什么月球照片中的天空一团漆黑,都看不到星星呢?
事实上,登陆过月球表面的阿波罗宇航员都看到了星星,而月球照片中没有星星的原因与相机曝光有关。月球表面在太阳光的照射下会变得非常明亮,其亮度远远高于天空中的星星。
为了让明亮的月表能够正常曝光,需要控制进光量,这就使得天空中那些暗淡的星星无法被拍摄下来。如果想拍到暗淡的星星,就需要提高进光量,这会让月表过曝光,无法拍到正常亮度的月表。具体可以通过如下的实验来做个简单验证。
笔者用焦距为750毫米、口径为150毫米的天文望远镜,配合焦距为25毫米的目镜(放大倍数为30倍)拍摄到了上图的月球。图中月球正常曝光,周围的天空都黑的,看不到星星。如果提高进光量,可以拍到如下的景象:
可以看到,月球周围出现了两颗星星,但月球此时已经过曝光,无法看清它的表面细节。
事实上,阿波罗宇航员在月球上曾经拍摄到星空,如下图所示:
图中最大最亮的天体为地球,已经过曝光。而在地球的周围,出现了很多星星,它们都是遥远的背景恒星。
事实上,只要出了地球大气层进入太空中,也能看到满天繁星,即便在有太阳照射的白天也能看到,原理与在月球上的一致。由于没有大气干扰,太空中成为观测天体的绝佳地方。正因为如此,哈勃太空望远镜能够获得巨大的成功,让我们看到了极为遥远和早期的宇宙。