太空中真的看不到长城？ - 达人(man)

2004/07/21 | 太空中真的看不到长城？
类别(逸事) | 评论(0) | 阅读(23) | 发表于 01:48: 太空中真的看不到长城？

中国《新闻周刊》

5月19日，欧洲航天局承认他们于5月11日发表的此张从太空中拍摄到的“长城”卫星照，其实是河流
　　中国的杨利伟和美国的赛尔南，在太空看长城产生两种不同的结果，原因可能就在于他们的视力和运气的不同

　　欧洲航天局一次不算太寻常的“认错”，让人们重新开始对“太空中能不能看到长城”这一话题发生兴趣。

　　5月19日，欧洲航天局承认他们于5月11日发表的一张从太空中拍摄到的“长城”卫星照，其实只是一条流向北京东北地区密云水库的河流。更正的主要动因是一些学者，包括来自复旦大学的地理学教授满志敏的质疑。

　　欧航局在官方网站上表示，造成这样的错误，是因为他们在向公众公布这张照片之前没有进行合理的调查。

　　实际上，这张照片和欧航局的“认错”对于“太空中能不能看到长城”这个问题都毫无意义，因为卫星负载的光学仪器拍摄长城和人眼看长城完全是两码事。据满志敏介绍，用卫星看到长城并不是新鲜事，比如美国的Quickbird商用卫星负载的光学仪器，其分辨率在1米以下，曾经在450公里高空拍长城照片，连城垛和烽火台都清晰可见。

　　为什么看不到长城？

　　与杨利伟不假思索地回答“没有看到长城”相比，美国航天员赛尔南3月在新加坡的声明同样坚决：他可以在太空1 60～320公里高度用肉眼看见长城。

　　从科学角度上说，100个甚至10000个人没有看见长城，也不能证明其他人真的不能看见长城；而只要有1个以上的人真正看到了长城，就可以证明人可以看到长城(一个科学的结论必须可以在实验中再现，但不必每一次都再现)。可惜的是，航天员本来就是小众，他们上天的任务又不是为了看长城，导致了这个“实验”很少被重复，对这个问题感兴趣的人也只好纸上谈兵。

　　本来，军方有关专家对人眼远距离识别问题研究了百年以上，是最适于从理论上正确解释这个问题的人；军方教科书中也有很多相关知识介绍。但由于众所周知的原因，军方专家一直没有出面解释，军方教科书也不能公之于众。

　　从理论推测而得出“太空中看不到长城”的代表人物是中国科技馆馆长王渝生。他的依据是：人眼分辨率的张角(眼睛的分辨率指眼睛能够分辨两个相邻近的点或线的能力，通常以刚能被分开的两点或两线对眼睛瞳孔中心的张角来表示)是6 分，即0.1度，也就是圆周的1／3600。航天器通常的飞行高度是300～400公里，假设在较近的300公里高度，并以此为半径画一个圆，周长约1800公里。那么，肉眼在300公里高空能够看到的圆周应为1800000米×1／ 3600＝500米，也就是说，只有长宽都能达到500米的物体才能在人眼中表现为一个点，从而被人看见。

　　而长城的宽度仅在10米左右，照此方法推断，仅靠肉眼，在20公里的高度就很难将它分辨出来，在36公里的高度，长城就会从我们的视线内消失。

　　看不清不等于看不见

　　但问题并没有那么简单。

　　按照王渝生“看不见长城”的理论，在较近的300公里高度，只有长宽都能达到500米的物体才能在人眼中表现为一个点，从而被人看见。根据几何中相似三角形的原理类推，王渝生的“理论”意味着，在3米高度，只有长宽都能达到5 毫米的物体才能在人眼中表现为一个点，从而被人看见。进一步类推，也就是说，高个的人低下头，几乎看不见地面的米粒，显然这个理论和生活实践相去太远。

　　其实，所谓“分辨率”，简单地说也就是平时人们熟悉的“视力”。每个人的视力是不同的，人们看不清视力表上超出自己视力的那几行小字母的方向，也就是无法分辨那几行小字母内两个相邻近的点或线，但确实可以看到小字母模糊的影子，也可以看见视力表周围方框的细线。

　　所以，看不清不等于看不见。在王渝生前面一段话基础上正确的推论应该是，航天器的飞行高度假设在300公里，地面上只有间隔达到500米的两个物体才能在人眼中分开，而长城的宽度仅在10米左右，所以人眼不可能分清长城的两道墙垛，但这不等于“看不见长城”。

　　亮度更重要

　　有一本公开的军事科学专著——《战场武器系统与技术》，由中国军事科学出版社出版，原主编是英国皇家军事科技学院的军事研究部部长杰弗里·李，所有作者均为该学院各学科专家、教授。

　　这本专著相关部分理论指出，能否看到物体与光线夹角无关，仅仅与光量有关。所以只要一个物体发出足够亮度的光，就可以被看见。

　　年岁大一点的人可能还记得30多年前全国人民观看中国第一颗卫星从头顶飞过的故事，那一颗卫星轨道近地点高度 439公里，但它只有约一米直径，距离“500米大小的物体”很远很远，但当时全国人民在地面上的确都看到了卫星，这是因为，它和周围夜空相比，亮度突出。

　　实践也可以证明上述理论。直到现在，用小于手掌的镜子反射阳光仍是召唤空中飞机的有效工具之一。抗战时大批汉奸就是用小镜子反射阳光给日本战机上的飞行员指示目标，轰炸用先进德国武器装备起来的国民党军队，使国民党军队本来性能优于日本的德制、美制武器装备大量被炸毁在地面。今天，小镜子仍是飞行员跳伞后、船员弃船后召唤空中飞机救生的简易联络工具之一。

　　夜间，在客机上我们可以看到十几公里甚至几十公里外的一盏孤灯，还可以轻易地发现遥远的无数颗星星。小镜子、孤灯和星星在人眼中所成的视角远小于0.01度，远小于前文所述人眼分辨率的张角极限，即0.1度，小到我们甚至可以把它们看作点。显然，看到小镜子、孤灯和星星并不是因为它们的张角达到了人眼的分辨要求，而是因为它有足够亮度，并与周围的背景形成了一定的反差。

　　线状物更显眼

　　大约从第一次世界大战开始，军事教科书就强调这样一个事实：肉眼观察一个点和一条线的极限距离是截然不同的。所以在90年前，发达国家军队就逐步开始采用不同的色块，分割细长的武器装备，特别是长度超过百米的战舰，以免被对手远距离发现，发展到今天这就是各国军队普遍采用的“迷彩”。

　　每个人可以亲自做一个简单的小试验，剪下一长段黑色头发，拿在手里完全竖过来看它的断面，这时多数人都无法看到它，说明暗的点状目标不易被发现。但当你把手中的头发横过来，这时你就能看到头发。如果把一根黑头发横粘在2米外的白墙上，多数人都可以看到它，有人甚至可以勉强看到横粘在4米外的白墙上的头发，和粘在6米外窗户玻璃上，以蓝天为背景的头发。

　　晴朗的夏日中午，如果运气好，同时你或同伴视力正常，可以看到200米至500米外屋顶上和田野上空悬挂的细细的电线，这远远超越有关张角小于0.1度的物体人眼看不见的理论。同时我们却看不见同等距离上的一只大得多的麻雀，证明人眼对线条的观察距离确实比点状物大得多。

　　人头发的粗细在0.05～0.08毫米之间，以上述2米外看到头发的试验结果从理论上推算，正常人眼至少在2 00米距离可以看到5～8毫米的细线，在200公里距离可以看到5～8米宽度的线状物。而长城正是线状目标。

　　太空看长城依然难

　　当然，地面对地面观察的结果不能简单地作为天、地之间观察的依据，天和地之间还隔着大气层。大气湍流使天、地间观察时目标发生轻微抖动。另外，飞船对地观察时对比度及观察结果还受很多气候和环境条件影响。例如空气污染、沙尘暴和雨、雪、云、雾都严重妨碍观察。太阳角度以及植被季节亮度变化也同样严重影响对比度及观察结果。

　　不同的人观察目标的能力也有巨大差异。例如部分乡村小孩发现远处小鸟的能力比城市小孩强得多；一些飞行员长期在空中和机场上远距离观察，结果变成视力超常的“远视眼”，远距离观察能力非常人可比。

　　从这些因素来看，美国航天员赛尔南在160公里高度看到长城，以及杨立伟没有看到长城都是可能的，都很正常。

　　赛尔南上太空是30多年前的事，那时空气污染还不严重，能见度良好；或许他眼睛很好，没有被长期航天员学习伤了视力；又没有遇到沙尘暴和雨雪云雾；另外飞船位置、太阳角度以及季节植被亮度也许恰好适合观察长城；同时赛尔南16 0公里的最低轨道高度比杨立伟的343公里低了许多，自然观察地面也更清晰。而杨立伟上天是在秋季，地面一片风尘，阳光暗淡，地面对比度不好，在高轨道飞船上看不到长城完全属于正常。; 0

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