分辨率與視角徑

1、分辨率與視角徑：天文觀測數(shù)據(jù)的判別歐陽厚成摘要 本文在明白了光學(xué)儀器分辨率的定義之上，對世人已經(jīng)知曉的天文數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以分辨率與星球的視角徑相互關(guān)系同這些已經(jīng)知曉的天文數(shù)據(jù)相比較判別，可以認(rèn)為，現(xiàn)有的大部分天文數(shù)據(jù)是需要重新給予計(jì)算和審核，不能再以訛傳訛，誤導(dǎo)世人關(guān)鍵詞 分辨率 視角徑 光年 直徑比較英國人瑞利第一個(gè)對光學(xué)儀器的分辨率給出明確的定義：對一個(gè)光學(xué)儀器來說，如果一個(gè)點(diǎn)光源的衍射圖樣的中央最亮處剛好與另一個(gè)點(diǎn)光源的衍射圖樣的第一個(gè)最暗處相重合。如圖所示：瑞利判據(jù) 我們說這二個(gè)點(diǎn)光源恰好能為這一光學(xué)儀器所分辨。這一規(guī)定稱為瑞利分辨判據(jù)。并給出了最小分辨角公式為： =1.22/D式中為

2、媒質(zhì)中的光波長,D為光瞳（物鏡）的直徑。 我們已知人的光瞳直徑在2mm-8mm之間。人眼對黃綠光中波長為5500埃的光線視覺最靈敏，當(dāng)光瞳直徑在3mm時(shí)，依照最小分辨角公式則可得人眼的最小分辨角為：=1.22/D=1.22×5500×10-10/（3×10-3）=2.2×10-4弧度這樣，對于直徑L為1cm的物體，當(dāng)恰能分辨時(shí)，與人眼的距離S可以得到如下：對人眼來說，相應(yīng)的張角為：L/S，當(dāng)恰能分辨時(shí)，有=。則S=L/=L/=1×10-2/（2.2×10-4）=45.5m即恰能分辨的距離為45.5m。最小分辨角公式是一次函數(shù)，即具有相

3、似性，成比例，即意味著在距離人眼5米處只能分辨出1mm的物體。則在距離人眼0.5米處只能分辨出0.1mm的物體。同樣，對于波長在5500埃的光線，當(dāng)天文望遠(yuǎn)鏡的直徑為1米時(shí)，則可從上式中得到此天文望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角為：=1.22/D=1.22×5500×10-10/1=6.71×10-7弧度當(dāng)天文望遠(yuǎn)鏡的直徑為10米時(shí)，則可得最小分辨角為6.71×10-8弧度。目前世界上最大天文望遠(yuǎn)鏡是歐洲南方天文臺的阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡。4臺8.2米口徑的甚大望遠(yuǎn)鏡就是其王牌設(shè)備。它們的最佳研磨精度達(dá)到了8.5納米，組合起來的聚光本領(lǐng)相當(dāng)于口徑16米的

4、鏡面。同樣，可得到此天文望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角為4.19×10-8弧度。太陽，太陽是銀河系的一顆普通恒星，直徑139.2萬km。太陽圓面在天空的視角徑（相當(dāng)于太陽直徑與太陽同地球距離的比值）為32角分，與從地球所見的月球的視角徑很接近，是一個(gè)奇妙的巧合（太陽直徑約為月球的400倍而離我們的距離恰是地月距離的400倍）。同樣，在距離太陽一光年處，則可得到太陽的視角徑則為1.47×10-7弧度。因此，在距離太陽100光年處，可得到太陽的視角徑則為1.47×10-9弧度。此數(shù)值就小于阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡最小分辨角4.19×10-8弧度。同理，在阿塔

5、卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡中恰能分辨出類似太陽的恒星距離S計(jì)算如下： S=L/=L/=139.2萬km /（4.19×10-8）=33.22×1012km3.5光年即阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡中恰能分辨出類似太陽的恒星距離不大于4光年！可是，我們已經(jīng)被告知最近的恒星距離地球是4.2光年！天文學(xué)家最近公布了一張牛郎星的照片，這是迄今最詳細(xì)的太陽系外恒星表面照片。 我們已經(jīng)被告知，牛郎星距地球16.7光年，它的直徑為太陽直徑的1.6倍。則所對應(yīng)的視角徑為1.4×10-8弧度。即小于阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角4.19×10

6、-8弧度，而達(dá)到恰能分辨出牛郎星則需要三倍阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡直徑，即達(dá)到48米。得到了上述牛郎星的照片，則意味著牛郎星與地球的實(shí)際距離數(shù)據(jù)與我們已經(jīng)得知的結(jié)果相差太遠(yuǎn)！ 我們已經(jīng)被告知，仙女座星系(Andromedagalaxy)是離我們所在的銀河系最近的一個(gè)星系之一，距離地球大約250萬光年。仙女座星系直徑達(dá)16萬光年(銀河系為8萬光年)，含有2億顆以上的恒星。如下圖所示： 仙女座星系，位于仙女星座的一個(gè)巨型旋渦星系 1924年，哈勃在照相底片上證認(rèn)出 M31旋臂上的造父變星，并根據(jù)周光關(guān)系算出距離，確認(rèn)它是銀河系之外的恒星系統(tǒng)。現(xiàn)代測定它的距離是 670千秒差距

7、(220萬光年)。直徑是 50千秒差距（16萬光年），為銀河系的兩倍，是本星系群中最大的一個(gè)。1944年，巴德又分辨出 M31核心部分的天體，證認(rèn)出其中的星團(tuán)和恒星,并指明星族的空間分布與銀河系相同。可是，在前述中得知，在距離太陽一光年處，只能得到太陽的視角徑為1.47×10-7弧度。同樣，在百萬光年處，則只能得到太陽的視角徑為1.47×10-13弧度，而在220萬光年處，只能得到太陽的視角徑為6.68×10-14弧度。即在仙女座星系中類似太陽的恒星的視角徑不大于6.68×10-14弧度，而我們在地球上最大天文望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角為4.19×10

8、-8弧度。二者的比值在10萬倍以上。此結(jié)果表明，即使是仙女座星系內(nèi)存在著有比太陽直徑大千倍以上（即具有10億倍太陽的體積，直徑為13.92億km，接近于木星軌道）的恒星，我們在地球上現(xiàn)有的天文望遠(yuǎn)鏡是根本無法看見的！同樣意味著仙女座星系與地球的實(shí)際距離數(shù)據(jù)與我們已經(jīng)得知的結(jié)果相差太遠(yuǎn)！ 我們已經(jīng)被告知，河外星系的視向退行速度與距離成正比，即距離越遠(yuǎn)，視向速度越大。這個(gè)速度距離關(guān)系在1929年由美國天文學(xué)家哈勃發(fā)現(xiàn)，稱為哈勃定律或哈勃效應(yīng)。在宇宙學(xué)研究中，哈勃定律成為宇宙膨脹理論的基礎(chǔ)。但哈勃定律中的速度和距離均是間接觀測得到的量。速度距離關(guān)系和速度視星等關(guān)系，是建立在觀測紅移視星等關(guān)

9、系及一些理論假設(shè)前提上的。哈勃定律原來由對正常星系觀測而得，現(xiàn)已應(yīng)用到類星體或其他特殊星系上。哈勃定律通常被用來推算遙遠(yuǎn)星系的距離。2010年3月25日騰訊科技訊(編譯/嘟嘟)據(jù)國外媒體報(bào)道，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)早期宇宙中的巨大星系，這個(gè)巨大星系不斷制造出類似太陽的恒星，而且其制造恒星的速度是現(xiàn)今銀河系的100倍。同時(shí)由于巨大星系上光線到達(dá)地球的時(shí)間很長，科學(xué)家觀測到的這個(gè)早期宇宙星系存在于100億年前，僅僅在大爆炸30億年以后。如下面的照片所示：SMM J2135-0102 星系是用歐洲南方天文臺的阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。 據(jù)英國每日郵報(bào)在線版及美國每日科學(xué)網(wǎng)10月21日（北京

10、時(shí)間）報(bào)道，歐洲天文學(xué)家已證實(shí)有測量記錄以來最遙遠(yuǎn)、最古老的宇宙天體出現(xiàn)。由這個(gè)星系輻射出的光芒要?dú)v經(jīng)131億光年才能到達(dá)地球，而該星系出現(xiàn)時(shí)，宇宙尚且“年幼”。研究結(jié)果發(fā)表于20日出版的最新一期英國自然雜志。該星系在早些時(shí)間由哈勃天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，但其年代和距離的判定最終應(yīng)歸功甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）。位于智利帕瑞納山的歐南臺（ESO）觀測站環(huán)境得天獨(dú)厚，而4臺8.2米口徑的甚大望遠(yuǎn)鏡就是其王牌設(shè)備。它們的最佳研磨精度達(dá)到了8.5納米，組合起來的聚光本領(lǐng)相當(dāng)于口徑16米的鏡面，構(gòu)成了此次判定“最遠(yuǎn)星系”的有利條件。目前，這個(gè)位于宇宙“超深空”（Ultra Deep Field）區(qū)域的星系被命名為U

11、DFy-38135539，其質(zhì)量相當(dāng)于銀河系的1至10，比銀河系要小得多。由于天體移動時(shí)，在可見光波段光譜的譜線會朝紅端移動一段距離（即紅移），而來自遙遠(yuǎn)星系光線的紅移又與其距離成正比，因此經(jīng)過持續(xù)16小時(shí)觀察該星系的紅移程度后，天文學(xué)家用了兩個(gè)月時(shí)間測算出其與地球相距至少131億光年，即來自該星系的光芒要?dú)v經(jīng)131億光年才能到達(dá)地球。這使UDFy-38135539星系一舉成為人類迄今觀察到的最遙遠(yuǎn)宇宙天體?？墒?，在前面述說中，我們已經(jīng)明白阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡最小分辨角只為4.19×10-8弧度。而在百億光年處，則太陽的視角徑只有1.47×10-17弧度。即

12、在百億光年外類似太陽的恒星的視角徑不大于1.47×10-17弧度。二者的比值在億倍以上。而1.47×10-17弧度這么小的視角徑與我們在阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)（APEX）望遠(yuǎn)鏡看到的最小象素相比，則遠(yuǎn)小于原子（10-10m數(shù)量級）的直徑，接近原子核的直徑。我們得到的SMM J2135-0102 星系照片只能表明此星系的實(shí)際距離是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)在已經(jīng)公布的數(shù)值?？梢哉f，運(yùn)用哈勃定律計(jì)算得到的觀測到有距離地球上百億光年之遠(yuǎn)的星系數(shù)據(jù)是根本不能成立！我們已知太陽的直徑是139.2萬km。一光年的距離是太陽的6.796×106倍，仙女座星系直徑達(dá)16萬光年，則是太陽直徑的1.08

13、7×1012倍。我們已知原子的直徑是在10-10m數(shù)量級，當(dāng)仙女座星系中類似太陽的恒星在我們得到的仙女座星系照片中，只占有相當(dāng)于原子10-10m數(shù)量級的大小時(shí)，由于仙女座星系直徑與太陽直徑的1.087×1012倍，則仙女座星系的照片不能小于百米??！同樣，意味著我們得到的仙女座星系照片只能表明仙女座星系直徑16萬光年這一數(shù)據(jù)是無法成立的！ 我們已經(jīng)明白， 視角徑是物體直徑與距離的比值。接近于人們觀察物體時(shí)，物體對應(yīng)的角度。太陽的直徑為139。2萬公里，則太陽在一百萬光年外時(shí)的視角徑為 1.47×10-13弧度。月亮距離我們?yōu)?8萬公里， 月亮上1毫米的物體 視角徑則為 2.63×10-12弧度 。我們已經(jīng)被告知，仙女座星系距離我們在二百萬光年之外，能在天文望遠(yuǎn)鏡中觀測到此星系內(nèi)的恒星。若這一結(jié)果成立，則可用此天文望遠(yuǎn)鏡觀察清楚月亮表面上小于一毫米的物體，火星表面上的砂石。還需要發(fā)火箭到月亮和火星表面上拍照嗎？ 本人已經(jīng)