天文望远镜云层(从月亮上真的能看到长城吗)

天文望远镜云层，从月亮上真的能看到长城吗？

站在月球上，肉眼不可能看得到中国的长城。借助一个倍数很高的望远镜可能还能看到。

稍微懂一点三角法和对眼睛有一点了解的人会发现这个问题十分简单。

如果一个人的视力是1.0，那他的肉眼分辨能力就可以达到1弧分。在此基础上运用三角法，我们就可以计算出人站在月球表面可以用肉眼看到地球上多大的物体。

想象肉眼到物体之间形成了一个圆锥体。如果我们将圆锥体的横截面切成相同的两半，就可以得到一个三角形。三角形的一条边和两个角都是已知数。

地球与月亮之间的最近距离为363104千米。这是从地心到月心的距离，所以还得减去月球的半径1738千米和地球的半径6378千米，得到一个更准确的结果354988千米。虽然观察者和长城不会正好处于这两个最近的点上，但对后面的计算没有太大影响。

上图中的θ即为1弧分，约等于0.01666667度。角B等于90度，所以角A=90-0.01666667。

把数值代入上面的公式中，我们便可以得出结论，肉眼在月球表面能看到地球表面的物体大小为103.26千米。由于中国的长城仅有6米宽，站在月球上的人根本看不到。

换句话说，宇航员从月球看向地球，最多也只能看到意大利的撒丁岛。

中国空间站为啥是低轨道？

大家都知道，航天发射是非常昂贵的。空间站飞往更高的轨道需要消耗更多的能量，对运载火箭的运载能力是一个很大的考验。如果要把成吨的设备携带到较高的高度，一来没有太大必要，二来成本也过于高昂。

实际上，大气是随着海拔增加而逐渐变薄的，太空和地球大气层之间并没有明确、清晰的边界。国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线，即“卡门线”，卡门线之外的部分称为太空。一般太空实验所需要的接近真空的环境、无云层遮挡的望远镜观测优势、近乎无重力的实验条件等，400公里高度都可以满足。

这个高度设置，还考虑了航天员和空间站本身的安全问题。

在地球周围有一个名为“范艾伦辐射带”的空间区域，它大致分成1500—5000公里和13000—20000公里的高度范围，在空间天气扰动的时候还会向上、向下扩张。这一区域有能量非常高、密度也非常大的带电粒子，对在其中飞行的飞行器伤害很大。值得注意的是，因为地磁场本身不是对称的，在南大西洋上方的地磁场形态导致这里的辐射带高度比较低，在有扰动的时候可能只有1000公里高度左右，空间站飞高了就很容易进入辐射带，受到带电粒子的伤害。

综合考量发射成本、观测需求，以及航天员的健康和飞行器、仪器设备的安全等因素，科学家把空间站飞行的高度，设定在400公里附近。

木星是什么样子？

木星 木星是太阳系中最大的行星，它的体积超过地球的一千倍，质量超过太阳系中其他八颗行星质量的总和。与其他巨行星一样，木星没有固态的表面，而是覆盖着966公里厚的云层。通过望远镜观测，这些云层就象是木星上的一条条绚丽的彩带。 木星是一个巨大的气态行星。最外层是一层主要由分子氢构成的浓厚大气。随着深度的增加，氢逐渐转变为液态。在离木星大气云顶一万公里处，液态氢在100万巴的高压和6000K的高温下成为液态金属氢。

木星的中央是一个由硅酸盐岩石和铁组成的核，核的质量是地球质量的10倍.

飞到多高的距离可以看到地球是圆的？

假如坐一飞机一直往高处飞，飞到多高的距离可以看到地球是圆的？

地球是我们赖以生存的美好家园，从许多太空图片中，我们可以看到地球这颗湛蓝的星球，与月球一起悬浮在星际空间中，那种宇宙空间的浩瀚、地球的美丽和人类的渺小，在此刻形成了强烈的反差和完全的结合，这种感觉着实震撼。而我们所看到的地球在宇宙空间中的图片，绝大部分是人工合成的，有一些是探测器和宇航员在离开地球以后，距离很远的地方拍摄的。那么，如果人们要实地用自己的肉眼，亲自观察到完整的球状地球，至少需要在多高的区域呢？

人类祖先自从登上历史舞台，开始依靠智力来征服、改造自然时，不但会仰望星空思考宇宙的奥秘，而且还会俯视大地，对人类自身以及脚下大地是什么样的、怎么来的进行深层次的“灵魂拷问”。在近现代以前非常漫长的人类社会发展进程中，受限于认知水平以及观测条件的限制，人们习惯于地处“天圆地方”的概念之中，根本没有地球是球体的概念。后来，随着航海技术的进步、数学理论的发展和观测设备的完善，人们才逐渐改变了传统的观念。

其中，最为直观的方法就是环海航行，无论是西方国家的麦哲伦，还是我国的郑和，都通过漫长的航海历程，证明了地球是球体的结论。而在我们的日常生活中，通过观测船只在海面上航行的远近状态，也能间接证明地平线不是平的。比如，当海面上的船只靠近我们时，我们会先看到船的桅杆，然后再从上到下依次看到船体的其它结构部分。

而在距今更远的时代，公元前5世纪时，古希腊的数学家毕达哥拉斯，就提出了地球是圆的设想。在公元4世纪时，古希腊科学家亚里士多德，通过观察月食发生时在地球在月球上的投影变化，发现阴影边缘具有明显的弧形特征，从而最早通过天体投影的观测方法，推测出地球应该是一个球体。

除此之外，在17世纪时，伟大的物理学家牛顿发现了万有引力，而且应用这个理论进行了诸多关于地球重力常数的测量，结果发现无论是在地球的哪个地点，重力常数的差异都非常小，如果地球是方形、片形或者其它不规则的形状，则不会出现这种情况。另外，牛顿还根据测量出重力常数在不同区域的微弱差异，提出了地球是一个赤道半径比两极半径稍大的扁平球体的论断。

再后来，随着科学技术的飞速发展，进入20世纪50年代之后，人类向外太空开始陆续发射大量的人造卫星和天体探测器，以照片的形式更加直观地看到了地球在宇宙空间中的球体形态，而且学精确测量出了地球的赤道半径、两极半径和扁率。

这个未必。最关键的因素就是，地球的尺寸非常巨大，其半径达到6357－6378公里之间，而我们在地球上的目视范围非常有限，如果在天气条件允许的情况下，人眼看到最远的视线，即是从人眼出发，与地球形体表面的切线，那么这个切线的长度所对应的距离，就是人眼所能看到的最远距离，我们可以根据勾股定理，很容易计算出：如果人处在地平面上（身高1.7米），看到的最远距离为4650米。

假如人站在珠穆朗玛峰的峰顶，此时人离海平面的距离为8848.86米，与山脚下周围高原的平均海拔差为3700米左右，那么按照上述方法，也可以计算出，此时人眼能够看到的最远距离约为217公里。这个距离与地球的半径相比，仍然相距甚远，用肉眼根本不足以觉察出地球表面的曲率。当然，无论是站在地表，还是站在珠峰峰顶，视野还要受到山脉、云层、悬浮颗粒物或者高层建筑等方面的阻挡影响，用肉眼也很难分辨出完整清晰的地平线。

那么，在国际空间站上呢？国际空间站距离地表350公里左右，那么根据勾股定理，此时人眼能够看到距离空间站1624公里，这个时候是否可以看到一个完整的球体呢（正对着空间站的一半）？也不能，这由两方面的因素所决定，一个是人眼的视角范围为120度，而在空间站上向地球两侧观看切线的夹解，通过计算达到了152度，已经超过了人眼的可视范围，所以在人眼的视野内只能看到部分地球。另一方面所观测的地表区域，其弧度也仅是38度，这也就意味着即使能看到的地球，可以全部收入眼中，那么这部分区域也仅占到地球总表面积的约五分之一，看到的也仅是地球的一部分而已。

不过，在国际空间站上，如果地球边缘处云层不是太厚的话，用肉眼应该能看到地球表面的弧度。

如果以人眼视野的极限－120度来计算，要想将整个地球一次性地尽收眼底，那么向地球边缘的视线切线，与人所处位置和地心连线的夹角最大只能是60度。

那么，根据三角函数，我们设达到这个要求的最小距离值为x，则sin(60度)＝6350/(6350+x)，最终得出的结果为x＝982公里。在这个高度，我们人眼差不多就能够完全地看到地球是球体的直观感受，只不过看得比较费劲而已，实在是累眼睛呀。

如何选购赤道仪及使用方法？

为什么会选择拍摄星空，我相信这是很多人童年时的梦想，我自己从小时就开始喜欢仰望星空,现在也时常怀念那些年无忧无虑度过的的漫漫夏夜。拍摄星空,在于过程中的享受,逃离高节奏生活下的城市,来到荒野,舒展身体,仰卧凝望,头顶那片深遂的苍穹,自己的心境能得以宁静。

作者：海盗王基德

首先需要让各位了解，今天所讲的星野摄影，其实只是天文摄影范畴里的一个分支，需要的拍摄器材和环境也远没有想象中那么高的要求。

作者：海盗王基德

但看着浪漫唯美的星空，却不是那么容易拍摄得来的，这需要拍摄者具有一些基本的天文知识，和足够的耐心，当然还要有一颗热爱天空，执着的心。

一、星空讲解

各位可能会问，如果没有基础的天文知识，如何才能拍好星野照片呢？

是的，天文知识的确需要慢慢的培养，需要对全天的星空有个大致的了解乃至慢慢的熟悉。这需要一些时间，但并非难事。基德在这里为大家提供名为Stellarium的软件，这是一个非常强大的实时星空模拟软件，在户外拍摄时，可以帮你非常轻松的找到天空中的不同星座和亮星。你也可以用过这个软件，结合户外的实际观星，慢慢的熟悉头顶上的天空。

软件的界面图

这是实际星野拍摄中的星座，我将星座用线条连接起来，这样更便于辩认。

星座图

其实一些著名的星座都是由几颗到数颗很明亮的星点构成，所以大家只需要记住这些标志性的星点，就能慢慢辩认更多的星座。星座之间在希腊神话中，也是有很多故事关联性的，这也是可以利用来帮助熟悉星空的一个好办法。

二、天文摄影的分类

天文摄影大致上分为二大类:

一类是深空天体摄影，主要拍摄对象为星系、星云、星团、行星等比较暗淡的深空天体，所以对拍摄器材的要求非常高，一部适合拍摄目标天体的天文望远镜及跟踪精准的赤道仪是必不可少的。也要求拍摄者具有相当高天文知识和昂贵的器材保证，对于拍摄的环境和天气的要求也是非常苛刻的。

下面上几张例图，展示如下：

猎户座大星云

这是一张曝光十分钟左右的，猎户座大星云。

仙女座大星系

这是离我们银河系最近的河外星系，也称M31，仙女座大星系。

玫瑰星云

这张则是NCG2237 玫瑰星云。

而另一类则是今天所要讲到的星野摄影，拍摄内容主要是以银河、星景、连带各种特色的地景一并拍摄，以达到广垠唯美的视觉效果。

而星野摄影所用到的器材仅仅只是，一部入门级单反数码相机，一根可控制快门速度的快门线，一部足够稳固的三角架，一台轻便的星野赤道仪（例图），以及各种焦段的单反镜头，以及必备的广角镜头。

作者：海盗王基德

这张照片摄于云南，凌晨1点左右，星空，月落，云海，和画面中的人物，构成了一副唯美唯幻的美景。

作者：海盗王基德

银河，星点满天，漫山农家的灯光，还有这颗独寂守望的树。

三、工具----赤道仪

赤道仪的设计主要目的就是克服地球自转对观星和拍摄的影响，在星野摄影的运用表现为，消除照片因为长时间曝光而出现的星点拖线现象。而在深空摄影中的运用，则是通过精准的星点跟踪，来保证长时间曝光时的焦点精确，不偏移。

工具----赤道仪

这就是轻便的星野赤道仪，只需要将相机接在赤道仪的云台上，简单的校对极轴，即可进行跟踪拍摄。

下图这张英仙座流星雨的照片，就是通过赤道仪对准英仙座的辐射点方向，曝光5分钟得到的画面，如果没有赤道仪，那这张画面上的银河及星点，全都会呈拖线状，而非如此清晰。

张英仙座流星雨

流星在非星轨的背景中，显得更是清晰明亮。

非星轨的背景中流星

赤道仪可以根据拍摄环境和地景的不同，而选择性的运用。等会在接下来看到大部分的星野照片中，其实都没有运用赤道仪来进行拍摄。

四、注意事项

接下来我们需要挑选一个比较好的时间段来进行拍摄，一般来讲每月农历的月初和月末都是可以避开满月干扰的时段，因为满月的月光会掩盖掉很多我们肉眼不可见的暗星等，得到的画面星点稀少，缺少感觉。另外需要注意的是无月光的环境，地景可能需要更长的曝光时间才能显现，肉眼不可见地景或伸手不见五指的环境下，地景无法正常曝光，不管你曝光多长时间。除非有微弱灯光能照射前景，但电筒等亮光肯定不能出现。综上所述，不难看出月光对星野拍摄的影响和作用是起决定性因素的。

月光对星空的干扰 如下图：

作者：海盗王基德

另外，晴郎，大气通透，对比度足够，肉眼看见繁星较多，视宁度高，避开城市的光害污染，也是必要的拍摄条件，一般远离市区20－80公里的开阔的山区地带，即可抬头望见肉眼清晰可见的银河和繁星。那怕连我所在的地处大盆地，常年多雾的重庆，只要在良好的天气下离开市区也能看见银河，所以各位根本不用担心看不见星空。

需要提醒的是，星野摄影由于大都是在野外进行，所以必须注意安全和夜间保暖问题，最好是三俩同行确保安全，以防盗匪和毒虫野兽，进入深夜后，气温极低，必须带足御寒的衣物。

作者：海盗王基德

关于拍摄时照明光源的选择，如果你不想你的瞳孔在适应黑暗后，突然被白织光照亮然后突然收缩，不可视物，那就必须选择红色光源进行查看，拼装，移动等动作。可以在手电或者营地灯的表面覆盖一层红膜即可。

五、拍摄星空

接下来的重点，就是星野摄影的具体拍摄及曝光方法：

1、可以偿试在天黑前就踩点，找到合适的构图位置，架设好三脚架和相机，等待入夜，这样比入夜后再蒙头乱转更有利于节省时间，而且也相对更安全。

作者：海盗王基德

2、在取景器内调整好构图，若太黑不可见，请估计构图之后拍摄样张，再逐渐调整，或者用红光电筒扫射取景范围，以便确定构图边界。

作者：海盗王基德

3、镜头设置为M档手动对焦模式，将对焦环转至∞无穷远，然后往回转动大约2－5mm。

为什么要回转呢，这里强调一下对焦的问题，因为从取景器中看出去一片漆黑，自动对焦模式肯定不行，手动对焦同样也不能准确合焦，这时候只能采用估计对焦，通常星野摄影地景较远较大，所以将焦点设置在无穷远，但是相机的无穷远是真的比星点还远的，所以必须回退一点的位置，具体回退多少，根据各个镜头可能有些差异，最好的办法就是在地平线附近有月亮时，对着月球合焦，没有月亮时，只能逐渐曝光样张进行前后比较微调，以星点最细小为佳。

4、相机设置为M或B门档手动曝光

A、若你没有快门线，那只能用M档，你的曝光时间最大可设30秒，那么请使用最大光圈，或者缩小一档，为了最大程度减小机身快门抖动，还可打开反光板预升模式，ISO首先设置为400，拍摄后亮度不够则逐渐加大感光度，因为其他两组参数已经达到极限。30秒通常足矣正常曝光普通星空和地景。

B、若你有快门线，请设置B档，光圈可使用最大光圈（目的尽量减少曝光时间），感光度200或更高，然后通过手动锁定和放开快门线按钮控制曝光时间，一般使用最广的焦段不超过42秒（因为超过42秒，星点的拖线会变得明显，除非你用更长时间曝光星迹摄影）。

作者：海盗王基德

镜头与曝光时间：因为拍摄星区的不同，所以会用到不同焦距的镜头拍摄，但怎么保证使用每个镜头拍摄，都不会出现星点拖线呢。这里有个600定律，公式如下：

600（定量）/ 当前使用拍摄的镜头焦距＝安全的曝光秒数（即不会出现星点拖线）

例如我如果使用14－24mm F2.8 ED的14mm端拍摄，600/14=42.85秒，也就是说，用14端拍，可以保证不出现星点拖线的最长安全曝光时间是42.85秒；如果用35mm镜头拍摄，600/35=17.14秒；如果使用85mm镜头拍摄，600/85=7.05秒。

相信大家能看出来规律了，镜头焦距越长，安全曝光时间超短。那么根据镜头的焦段不同，也可以做出总结，广角镜头适合拍广垠的星野银河，而中焦及长焦镜头，则可以用来根据星座占据天空区域的大小不同，和拍摄环境来进行选择性运用。

广角的星野：

作者：海盗王基德

中焦拍摄星座星区

作者：海盗王基德

长焦拍摄暗天体

作者：海盗王基德

这张画面中部偏右的白团，其实就是离我们银河系最近的M31，仙女座大星系。放大后看，它是这样的。

5、关于构图和取景

因为星野摄影和传统摄影是相通的，所以构图同样可以采用九宫格，黄金分割，对角线，延伸，对称等构图方式，只是构图的对象变成了地景和银河，需要注意的是，构图时，可以根据银河的走向来考虑构图，尽量将完整的银河展示出来。

作者：海盗王基德

这张照片是运气加计算的结果，画面中划过的不是流星，而是哈勃太空望远镜的太阳能板在反射太阳光的一瞬间，划过夜空中最明亮的木星，绿色的细线条，则是其他天文爱好者的数只指星笔，画面右下角手持双筒望远镜的爱好者，则是完善了整个画面的平衡，起到了点晴的作用。

这张照片是利用漫山的农家灯光，树，和银河的走向，达到画面的平衡。

作者：海盗王基德

6、关于色温

这张偏冷

这个没有固定值，根据环境不同，或者自己的偏好来设定均可，星空无限，创意和感觉也是无限的。

7、关于光害污染

光害污染是指由于低空大气尘埃或水汽反折射城市灯光造成天空发红发白的现象，在传统天文摄影中，都是会尽量挑选光害小或者没有光害的野外进行拍摄。

但我拍摄的照片，有时则是故意利用光害，将其拍摄进画面，以达到对画面的氛围渲染，关于这一点，见仁见智。

作者：海盗王基德

这张是相对比较强的光害影响。

作者：海盗王基德

房屋上方的云层和光晕，可以视为光害，但是在这张照片中，不但没有破坏画面，还反而增添了一些唯美梦幻的气氛。

8、创意拍法

拍摄星空是一个享受的过程，所以也可以完全即兴发挥自己的创意，结合当时的环境条件来进行一些创意拍摄，那怕最后就算不成功，那也是种不错的体验。

作者：海盗王基德

赤道仪的另类使用法：在赤道仪转动的过程中，手动旋转对焦环，结到的银河是具有拉伸，旋转，膨胀三种视觉效果的。

作者：海盗王基德