老郭的觀點是不能更清晰了,以後想拍更清晰的也是非常難的。下面老郭就來分析一下這裡面的原因。
喜歡攝影的朋友,尤其是用過單反相機的都知道,相機上有幾個關鍵引數非常重要,為了便於理解,咱們今天就參考用單反相機和普通的光學天文望遠鏡在可見光範圍內拍攝與用射電望遠鏡利用毫米波拍攝M87黑洞的異同進行一些對比。
嘿嘿,這是咱們老百姓的話。用術語說就是有效口徑一定要大。因為只有足夠粗的口徑才能保證單位時間內的進光量足夠,也就是說,越粗的相機鏡頭聚光的本事就越大,就越能拍攝到更暗的天體。
這個解析度跟單反相機CCD解析度不是一個概念,單反一般就是指CCD的畫素。但是這次我們給M87黑洞拍照用的照相機解析度不是這個意思。這個M87黑洞在我們的視場中只有10角秒的大小。如果我們要製作一張1920X1080解析度的圖片意味著需要0.00521角秒的解析度。對比哈勃太空望遠鏡0.1角秒的解析度,這臺望遠鏡的解析度需要是哈勃望遠鏡解析度的6912倍。
口徑要大,大才是硬道理,越大越好,越大解析度越高。好吧,在地球上最大也就是地球直徑了。這樣的口徑咋做,當然是做不出來的。科學家的辦法是,多臺射電望遠鏡組網,變成虛擬相機,這次是8臺亞毫米波段的射電天文望遠鏡。
借用一下天文望遠鏡解析度計算公式:分辨角(δ)通常以角秒為單位,是指剛剛能被望遠鏡分辯開的天球上兩發光點之間的角距,理論上根據光的衍射原理可得δ=1.22λ/D,式中λ為入射光的波長,這次探測利用的是亞毫米波,以λ=0.8毫米來代替,並取物鏡口徑D以1萬千米計算,具體數值我們不算了,確實是滿足拍攝條件的合格虛擬相機。
啥意思呢,M87黑洞的光從5500萬光年到達地球的時候是一個平面波,而我們這個虛擬相機的8個單元分佈在地球表面這樣一個球面上,這就相當於我們是在用哈哈鏡去看,所以需要把拍到的影象進行計算處理,否則大家都懂的。所以,在地球上的不同位置的時間同步精度就是非常重要的。這次我們是在有了原子鐘的前提下進行時間校對。
1、搬到太空,避免大氣擾動帶來的影響以及地球上同波段的電磁波的干擾,使用更大的基線提高口徑;
2,更精確的時鐘,確保同步以及整個虛擬系統的鏡面與平面波波面平行。
老郭的觀點是不能更清晰了,以後想拍更清晰的也是非常難的。下面老郭就來分析一下這裡面的原因。
喜歡攝影的朋友,尤其是用過單反相機的都知道,相機上有幾個關鍵引數非常重要,為了便於理解,咱們今天就參考用單反相機和普通的光學天文望遠鏡在可見光範圍內拍攝與用射電望遠鏡利用毫米波拍攝M87黑洞的異同進行一些對比。
1、鏡頭要粗。嘿嘿,這是咱們老百姓的話。用術語說就是有效口徑一定要大。因為只有足夠粗的口徑才能保證單位時間內的進光量足夠,也就是說,越粗的相機鏡頭聚光的本事就越大,就越能拍攝到更暗的天體。
2、解析度要大。這個解析度跟單反相機CCD解析度不是一個概念,單反一般就是指CCD的畫素。但是這次我們給M87黑洞拍照用的照相機解析度不是這個意思。這個M87黑洞在我們的視場中只有10角秒的大小。如果我們要製作一張1920X1080解析度的圖片意味著需要0.00521角秒的解析度。對比哈勃太空望遠鏡0.1角秒的解析度,這臺望遠鏡的解析度需要是哈勃望遠鏡解析度的6912倍。
有了上面的基礎資料,我們來看看科學家是怎麼實現的。口徑要大,大才是硬道理,越大越好,越大解析度越高。好吧,在地球上最大也就是地球直徑了。這樣的口徑咋做,當然是做不出來的。科學家的辦法是,多臺射電望遠鏡組網,變成虛擬相機,這次是8臺亞毫米波段的射電天文望遠鏡。
咱們來看看這臺相機是不是合格借用一下天文望遠鏡解析度計算公式:分辨角(δ)通常以角秒為單位,是指剛剛能被望遠鏡分辯開的天球上兩發光點之間的角距,理論上根據光的衍射原理可得δ=1.22λ/D,式中λ為入射光的波長,這次探測利用的是亞毫米波,以λ=0.8毫米來代替,並取物鏡口徑D以1萬千米計算,具體數值我們不算了,確實是滿足拍攝條件的合格虛擬相機。
還有一個重要問題需要處理——時間按補償啥意思呢,M87黑洞的光從5500萬光年到達地球的時候是一個平面波,而我們這個虛擬相機的8個單元分佈在地球表面這樣一個球面上,這就相當於我們是在用哈哈鏡去看,所以需要把拍到的影象進行計算處理,否則大家都懂的。所以,在地球上的不同位置的時間同步精度就是非常重要的。這次我們是在有了原子鐘的前提下進行時間校對。
那麼這臺虛擬相機如何改進才能拍攝到更清晰的影象呢?1、搬到太空,避免大氣擾動帶來的影響以及地球上同波段的電磁波的干擾,使用更大的基線提高口徑;
2,更精確的時鐘,確保同步以及整個虛擬系統的鏡面與平面波波面平行。