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韦伯望远镜于2021年12月25日发射升空 ， 它被认为是迄今为止深空观测能力最强的太空望远镜 ， 其携带的观测仪器能够捕捉到136亿年前从宇宙深处发来的光线 ， 换句话来讲就是 ， 它能够看到136亿光年之外 。
那么问题就来了：既然韦伯望远镜能看到136亿光年之外 ， 那用它看火星会有多清晰呢？对此我们似乎可以认为 ， 与136亿光年的尺度相比 ， 火星与地球的距离完全可以说是近在咫尺 ， 以韦伯望远镜如此强大的观测能力 ， 应该可以看得非常清晰才对 ， 那实际情况果真如此吗？
其实早在2022年9月5日 ， 韦伯望远镜就已经拍摄过火星了 ， 然而它传回的“火星照片”却令人们大失所望 ， 因为韦伯望远镜拍摄的“火星照片”可以说是模糊得一塌糊涂 ， 实在跟“清晰”这个词没什么关系 。
（注：图中的左侧是根据以往的观测数据给出的参考模型 ， 右侧才是韦伯望远镜实际拍摄的图像）
能看到136亿光年之外的韦伯望远镜 ， 为什么会拍摄出如此模糊的“火星照片”呢？是它的设备出现了故障吗？当然不是 ， 其实真正的原因是 ， 韦伯望远镜观测的是波长为600-28300纳米的电磁波 ， 这个范围的电磁波只包括少数波长较长的可见光（如红光和橙光） ， 其他的全部都是红外线 。
为了尽可能地捕捉到来自宇宙深空的信息 ， 韦伯望远镜对红外线极为灵敏 ， 但这样就会出现一个问题 ， 那就是如果红外线过多 ， 就会导致它出现一种被称为“探测器饱和”（detector saturation）的现象 ， 我们可以将其简单地理解为 ， 过多的红外光会导致望远镜“失明” 。
对于韦伯望远镜而言 ， 来自火星的光线实在是太多了 ， 因此在拍摄“火星照片”的时候 ， 为了避免出现“探测器饱和”现象 ， 技术人员不得不大幅降低曝光时间 ， 并且只测量了韦伯望远镜所接收到的一少部分光线 ， 正是因为如此 ， 它拍摄到的“火星照片”才会“模糊得一塌糊涂” 。
看到这里你可能会问了 ， 为什么韦伯望远镜基本上只观测红外线呢？这主要有以下三个原因 。
一、相对于可见光来讲 ， 红外线的波长更长 ， 可以更容易地穿过宇宙空间中的气体和尘埃 ， 因此基于红外线的观测 ， 就能够看到那些被气体和尘埃遮蔽的空间区域或者天体 。
二、宇宙中除了那些闪亮的恒星之外 ， 还存在着大量的低温天体 ， 比如说系外行星、棕矮星等等 ， 而这些天体主要是在红外线波段下释放辐射 。
三、韦伯望远镜肩负的重要使命之一 ， 就是研究宇宙中最早出现的恒星以及星系 ， 而由于宇宙的膨胀 ， 那些遥远的天体所发出的光线在传播过程中 ， 其波长就会不断地变长 ， 同时频率也会持续地降低（这也被称为“宇宙学红移”） ， 当它们抵达地球附近时 ， 早已变成了红外线 。
相对而言 ， 大名鼎鼎的哈勃望远镜更适合拍摄火星 ， 因为它观测的是波长为100-1000纳米的电磁波 ， 其中涵盖了可见光的全部波段 ， 不过哈勃望远镜看到的火星 ， 其实也没有想象中那么清晰 。
（图为哈勃望远镜于2016年拍摄到的火星 ， 可以看到 ， 这张“火星照片”其实也比较模糊）
由于衍射效应的存在 ， 当光学望远镜捕捉到一个物点发出的可见光时 ， 并不能生成一个精确的“像点” ， 而只能生成一块“像斑” ， 假如两个“像斑”距离过近 ， 它们就会发生重叠 ， 进而无法分辨 ， 因此光学望远镜是存在分辨极限的 ， 这可以通过“瑞利判据”来进行描述 。
“瑞利判据”的相关公式为“θ=1.22λ/D” ， 其中θ、λ、D分别代表望远镜的最小分辨角、光线的波长以及望远镜的口径 ， 已知哈勃望远镜的口径为2.4米 ， 可光见的波长可以取其平均值500纳米 ， 代入该公式可得 ， 哈勃望远镜的最小分辨角大约为2.54 x 10^-7 rad（弧度） 。
火星与地球的最近距离大约为5500万公里 ， 我们将其与哈勃望远镜的最小分辨角相乘 ， 就可以得到 ， 当火星距离地球最近时 ， 哈勃望远镜拍摄火星的分辨率也只有大约14公里 ， 所以它看到的火星其实也算不上清晰 。
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