关于太空的资料(太空小知识科普)

NASA(美国航空空航天局)发布的Tai 空照片是很多天文爱好者的最爱，给人以震撼的美感。Tai 空里有星系，有星云，还有一些爆炸，让人感叹宇宙的神奇。这些照片是由距离地球数千光年的哈勃太空望远镜空拍摄的。很多粉丝把这些照片当成宝贝，收藏起来。

然而，这些照片有一点很奇怪。根据宇航员在Taitai 空发回的直播数据和月球车拍摄的Taitai 空显示，宇宙漆黑一片，连一颗星星都找不到。结合上世纪登月的嫌疑，很多人认为NASA在欺骗大众。我们真的被NASA骗了吗？宇宙的真实颜色是什么？那些华丽的照片是怎么拍的？

太空课堂

神舟十三号在Tai 空举行，专门为地球上的朋友解答Tai 空的问题，进行Tai 空实验。王亚平担任主讲老师，这是她继2013年在Tai 空任教后，第二次在Tai 空担任老师。

在教学过程中，问得最多的问题是，Tai 空是什么颜色？你能看见星星吗？王亚平很现实地回答说，Tai 空对航天员的肉眼来说是深黑色的，可以看到星星，但是星光很暗淡。

其实这个问题当年很多人都问过，尤其是登月的宇航员。他们在月球上仰望星空空，可以看到星星，但是一旦用设备拍下来，就一片漆黑。

王亚平把Tai 空形容为深黑，因为宇宙浩瀚，人眼根本看不到边界。宇航员需要在Tai 空面向地球。此时的地球看起来非常巨大，比我们在地球上看到的太阳还要大。人类心理学上有一种现象叫巨人恐惧症。所以宇航员看地球，不是生命的摇篮，而是一种巨大的压迫。

宇宙中有数亿颗发光的恒星。按理说它们发出的光可以充满宇宙，但事实是它们确实从宇宙的各个角度发出光。不幸的是，我们人类看不到它。

光的秘密

牛顿用三棱镜让人们第一次知道了光的颜色；爱因斯坦让人们知道了光的本质，光是一种波。一般来说，光是具有一定频率范围的电磁波。因为不同的颜色有不同的频率，当被三棱镜折射时，它们的折射角是不同的，所以我们可以看到七种颜色的光。

宇宙中电磁波的频率范围从几乎为零到最高频率1.85×1043赫兹。人类目前的技术只能监测到10-2~1035Hz的电磁波。电磁波的速度不受频率和波长的影响，在true 空中始终是3x108m/s。在这些电磁波中，只有频率为380 ~ 750赫兹的波才能称之为光，转换后的波长为780 ~ 400纳米，这也是人眼能够感知的光的范围，称为可见光。

在可见光中，红光的频率最低，波长最长，比它频率更低，波长更长的光，人眼是看不见的，这种光叫红外光。紫光是可见光中频率最高，波长最短的光。波长较短、频率较高的光称为紫外光。不同的生物对光的敏感度不同，比如鸟类就能看到紫外线。即使是同一物种，感知也会有差异。比如有人能看到340 ~ 790赫兹的光。

红移现象

除了自然产生的电磁波，还有我们看不见的碎片，有些电磁波会因为某些原因把我们可见光的频率降低到看不见。如果光的波长增加，频率降低，那么它在光谱中就会向红光偏移，最终会超出可见光的范围，变成红外。这种现象在宇宙中被称为红移。

目前对于红移的原因还存在争议，一种普遍的说法是宇宙膨胀。我们的宇宙被认为起源于140亿年前的一次爆炸，爆炸产生的能量至今仍存在于宇宙中。这种能量使宇宙不断膨胀，其中电磁波就像面条一样，波长被拉长，一些可见光因为频率变化而变得不可见。

宇宙中大致有三种红移。首先是多普勒红移，这是由发射源的距离引起的。如果把宇宙比作一个气球，在BIGBANG之前，气球是皱缩的，爆炸产生的能量类似于吹气球，宇宙中的恒星类似于气球表面的点。

随着气球的膨胀，点与点之间的距离会变得越来越远，就像宇宙中的恒星实际上彼此相距很远一样。假设有一颗恒星不断向地球辐射电磁波。因为宇宙的膨胀，离地球越来越远，这些电磁波会发生多普勒红移。如果你在地球上观察这颗恒星，你会发现它的亮度越来越弱。

第二种红移叫做引力红移，是电磁波脱离某些天体的引力而产生的。宇宙中有很多体积很小，密度大得惊人的天体，比如白矮星、中子星。它们附近的电磁波被强大的引力吸引。

这些天体的引力比不上黑洞，电磁波可以在它们附近逃逸，但逃逸是要付出代价的。在这样的引力下，电磁波很可能不再以直线传播，而是出现扭曲。如果你把电磁波想象成一个方便面，它虽然逃脱了，但是被这种巨大的力量拉直了，波长自然变长了，原本可见的光也就看不见了。

第三种叫做宇宙学红移，是宇宙膨胀导致的。与多普勒红移不同的是，电磁波被宇宙膨胀拉伸，从而降低了频率，变成了不可见光。因为红移的存在，很多恒星的亮度是肉眼可见的，即使地球被电磁波包围，可见光也很少。

五彩斑斓的黑

宇宙中的每一颗恒星都会向四周发射电磁波，我们的地球也会接收到其中的一部分。当可见光进入人眼时，会出现满天的星星空。是的，在我们眼中，黑夜中的那颗暗淡的星空可能是一颗非常巨大的恒星，距离我们有几万光年。这是因为在电磁波传播的过程中，能量会损失掉。

很多人认为宇宙是一个真实空的环境，所以光在传播过程中不会受到任何损失。其实真空环境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，宇宙中有大量的“垃圾”。这些垃圾不是任何文明生命丢弃的。有些是造星过程中不用的原材料，有些是晚年自动清理门户的恒星，有些是相互碰撞产生的残留物。宇宙中没有重力，它们在星球重力的作用下“漂浮”在Tai 空中。

恒星发出的电磁波是直线传播的，遇到这些“垃圾”不会转弯，所以会被吸走一部分能量。这些恒星和地球之间有无数的“垃圾”，层层剥夺电磁波的能量。最后地球上所剩无几，更别说里面的可见光了。如果要照亮地球附近的Tai 空，其亮度应该和太阳差不多，这对于一个光年之外的恒星来说是不可能的。

再加上红移的存在，可见光会因为各种原因变成不可见光。其实宇宙不一定是黑的，只是地球周围的电磁波频率已经不能被人眼接受。也许在另一种文明生物的眼里，宇宙是五彩缤纷的，但在我们眼里，却是深深深深的黑色。

NASA的图片处理

由于Tai 空是黑色的，并且理论上人类观测到的任何发光体的亮度都会逐渐降低。那么美国宇航局美丽的星云图片是如何变得如此丰富多彩的呢？就好像相机堆在这些星云前面一样。NASA对我们撒谎了吗？

事实上，这些栩栩如生、色彩明亮的天体照片是美国宇航局后期处理的结果。目的是让你更好的看到宇宙中的天体。

开普勒空望远镜发来的照片通常是黑白的，足够天文学家研究了。但对于缺乏天文知识的普通大众来说，黑白照片很可能达不到科普效果，反而会让大家对宇宙更加迷茫。

当然，美国国家航空航天局不会乱用这些星云的颜色。他们会用一种技术给它们上色，以达到最佳效果。首先，他们通过哈勃太空望远镜空获得一张黑白照片，然后使用不同的滤镜将效果拼接在一起。考虑到星云中最多的元素是氢，氢离子发出的光应该是蓝色的，还有氧，氧离子发出的辐射是红色的。另外使用硫离子的绿色，最后根据不同区域的颜色进行上色。

事实上，NASA上的颜色可能不是这个星云的真实颜色，因为即使是NASA自己的研究人员也不一定知道颜色。这些星云或恒星离地球太远了。哈勃望远镜是光学望远镜，所以它通过接收到的光信号进行观察。

因为距离太远，星云发出的电磁波在路上丢失了，加上红移现象，实际上落在望远镜上的光非常少。就算曝光最大化，也只是模糊的效果。为了更清晰一点，只能用黑白。

NASA早就承认自己的照片经过了后期处理，但并不是为了欺骗大家，而是为了方便展示。这些照片仅供查看，真正用于研究的照片为原创。

科技与艺术

听着，我们不能武断地批评NASA作弊。相反，这些照片是他们的好意。无数人因为看到了这些摄人心魄的画面，决心走上科学探索的道路。

技术是工具，我们应该因为它而感到温暖，而不是冰冷的机器。NASA将科技与艺术相结合，利用人类无尽的想象力，向我们展示了一个不一样的宇宙。虽然这可能不是真的，但NASA已经尽可能接近了。希望当人类仰望星空空看到漆黑的天空空时，不会再感到孤独。

毕竟目前已知只有人类是唯一的智慧生物，但人类不相信浩瀚宇宙中只有地球这个有生命的星球。如果是这样，岂不是浪费了宇宙中的空空间？要知道宇宙有几亿颗恒星，我们假设只有千分之一活着，但是这个基数太大了，最后活着的也不在少数。带着这样的渴望，人类寻求宇宙更深处。

Too 空其实也有自己的颜色，可惜人类因为自身的生理条件，看不全。但同时，人类也是幸运的，有技术可以观察，有程序可以上色。最后，获得宇宙的清晰图像。真的假的怎么办？如果连想象的能力都没有，那将是人类的悲哀。