晴朗的夜空 , 繁星点点 , 装饰着美丽的天幕 , 也承载着人类对未知空间的美丽遐想和无垠的希望 。 我们所看到的夜空中闪亮的繁星 , 绝大部分都是来自银河系内的恒星 , 还有少部分是近距离的行星等天体反射的恒星光线 , 它们距离我们有远有近 , 人眼能够长期看到的最远天体为银河系外的仙女座河外星系 , 和地球的距离高达200万光年 , 最近就是我们地球的卫星月亮了 。 我们能够看到200万光年以外的星系 , 是否意味着我们眼睛的视力区间可以达到那么远呢?
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人眼能够看到物体的原理
从人眼看到物体的步骤来看 , 目标物体发出或者反射的光线 , 传输到我们的眼球之上 , 透过眼睛的主要组成-角膜、晶状体、玻璃体之后 , 发生相应折射 , 最后在眼后的视网膜上成像 , 视网膜上分布有锥体细胞和杆状细胞 , 光线在上面汇聚之后就会形成光刺激 , 通过这些感光细胞形成神经冲动生物电信号 , 再经视神经传递到大脑皮层中 , 由相应能够处理视觉信息的视觉中枢进行信息处理 , 然后反馈出物体的形状、大小、颜色、亮度等特征 , 我们最终就可以看到物体了 。
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从上述物理、生物、化学等一系列视物的过程来看 , 我们能够看清物体 , 是来源于物体发出的光线 , 有可能是这个物体本身发光 , 或者反射其它光源的光线 。 我们通常意义上所说的光线 , 其实就是可见光 , 它只是光这种电磁波波段中的极小一部分 。
对于光线来说 , 其波长范围可以从很小的伽马射线(10^-12米级别) , 一直到很大的无线电波(10^4米级别) , 具体来说从短波到长波 , 可以分为伽马射线、伦琴射线(X射线)、紫外线、可见光、红外线和无线电 。 其中可见光的频率范围仅为380纳米到760纳米之间 , 这部分区间的光线 , 才能够激发人眼感光细胞的作用 。
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从上面的过程可以看出 , 我们人眼能够看到物体 , 并不是眼睛本身发生特定的物体进行信息采集 , 而是物体发出的光线进入我们的眼睛中 , 我们是被动接收的光线 。
人眼能看多远的外在客观条件
如果我们在地球表面向远处观看 , 能够看多远 , 其外在的影响因素 , 也就是能够影响光线传输效率的因素 , 主要是距离、地形和空气状况 , 这些因素都会直接影响到我们能否看到或者看清物体 。 其中:
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地形因素决定着我们的视线能否受到阻挡 , 高低起伏的地形肯定对视物有明显影响 。 距离因素主要是物体反射光线后进入人眼中所能感到的光线强弱和视角大小 , 距离越远 , 视角就越小 , 到达人眼中的光线强度也会越弱 。 空气状况因素主要是悬浮颗粒、气溶胶等杂质对光线的吸收和反射作用 , 空气污染越多、空气扰动越剧烈、云层越多 , 对光线的削弱作用就会越明显 , 我们越不容易看清物体 。 而如果是外太空的天体 , 由于距离地球很远 , 那么决定着人眼能否捕捉到其发出的光线 , 其大小、亮度和与地球的距离就会是最重要的影响因素 。 而其中的大小和距离又是相互对应的 , 即使体积非常大的目标物体 , 如果距离地球非常遥远 , 那么我们对它的视角也会非常小 , 也不容易观察得到 。 因此 , 我们可以将大小与距离进行合并 , 通过视角的方式对其进行影响判定 。
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从视角方面来看:我们在观察一个物体时 , 判断其大小的标志就是以物体的可视体积两端为界 , 在极上极下或者极左极右部位 , 所发生的光线到达人眼之后所形成的视觉夹角 。 当物体的体积越小 , 离我们越远 , 则相应的视角就越小 。 人眼能够引起视觉感应的最小视角为1分 , 无论远近 , 无论亮还是暗 , 只是物体发射的光线 , 在人眼中呈现低于1分的视角 , 那我们就无法发现或者判断不出它们的形状特征 。
从亮度方面来看:按照光速不变原理 , 光线在真空中传播其速度始终保持在30万公里每秒的这个数值 , 而且不会发生衰减 。 而在宇宙环境中 , 虽然星际物质非常稀薄 , 但是空间中总会存在着或多或少的气体分子和星际尘埃 , 这些物质对光线都具有一定的吸收、反射和衍射的作用 , 使得光线强度在行进过程中逐渐减弱 , 这也是为什么距离恒星越远 , 光线的强度就会越弱、辐射能量也越小的原因 。 只有发光体强度足够大 , 其发出的光线才可以照射到足够远的地方 。
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