Question

天文望远镜能看这么远,为何看不到星球表面?

Answer 1

的确如此,除月球、太阳和距离地球较近的几颗行星、卫星外,目前还看不清天体的表面细节.这里边有几方面的原因.
1、在地面观测.受到地面灰尘、地面背景光散射、大气中的水汽等因素影响,观测精度会下降.更重要的是,地球大气是不断运动的,不同温度的大气对光线的折射作用,会使图像产生抖动.即使使用口径再大的望远镜、再先进的计算机控制系统,这种扰动也是无法消除的.
2、在大气层外观测.哈勃太空望远镜已升空多年,由于消除了大气层对观测精度的影响,极大地提高了人类对远距离天体的观测精度.已经能够看清近70亿公里外,尺度只有900多米的柯伊伯带小天体.但受到航天发射能力的限制,其直径只有4.3米,镜片的口径更是只有2.4米,远小于地面光学望远镜的口径.
3、细节的张角.要看清远距离天体的细节,就要求该细节结构两端到望远镜底片（或CCD器件）时仍能够保持有足够的张角,而该角度是受到距离的严格限制的.画一个三角形就能看出来,底边相等的情况下,三角形越高,顶角角度越小.当三角形的高度达到几光年、几十光年时,只有几米的底边（就是望远镜的镜片口径）,顶角角度会有多少?看不清细节就是很自然的了.
4、关于木星大红斑.我们早已知道,木星大红斑是一个大规模气旋.对于相互混合、边缘本来就不清晰的气体结构,其细节本就模糊不清.而要想看清其立体三维结构,又受到距离与该结构本身高度差的限制.想像一下,月球环形山我们已经能够看清了,但是那是怎么看清的?地面天文望远镜观察,只是能把暗影分辨成圆形,仍然看不清其高差.就是因为与地球和月球的距离相比,环形山的高度太小了.只有用临近月面的月球探测器,才能增大观测距离与物体相对高差之间的比例,形成物体的立体三维结构.对于木星大红斑,道理是一样的.地－木之间的观测距离与大红斑内部相对高差之间的比例太小了,形不成立体视觉,当然就拍不到立体三维照片了.