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在黑洞之前,人类是怎么拍摄外太空的?


来源:凤凰网知之

这是人类首次拍摄到的黑洞照片,宛如新月结构,中央部分是黑暗的,由事件视界望远镜拍摄。轮到你了:如果要评选出2019年最有价值和最受期待的照片,那么非上面这张照片莫属。它来自5500万光年外的M87星系

这是人类首次拍摄到的黑洞照片,宛如新月结构,中央部分是黑暗的,由事件视界望远镜拍摄。

轮到你了:如果要评选出2019年最有价值和最受期待的照片,那么非上面这张照片莫属。它来自5500万光年外的M87星系。为了捕获这个图像,过去十年里全球8个天文台联合起来组成“事件视界望远镜”阵列,同时对准银河系中心的黑洞,从2017年开始拍摄,历经2年时间才把它“洗”出来。

它无论对于人类还是摄影来说都意义非凡。其实,自摄影术发明之初,就不断有摄影师尝试拍摄太空的景象,今天轮到你了将带大家回顾那些具有纪念意义的照片。

美国医生和业余天文学家Henry Draper使用折射望远镜拍照
虽然望远镜在1609年就已经为天文学家使用,但在摄影发明之前,观测仍然是天文学主要的研究方法。直到19世纪,摄影彻底改变了专业天文研究领域,通过在底片上进行长曝光,我们得以记录了成千上万的天体和星云。

天文摄影作为一种科学工具,最早由一群实验爱好者和业余天文学家创立,除了能够记录像月亮,太阳和行星等大型物体的细节之外,天文摄影还能够对人眼看不见的物体进行成像,比如黯淡的恒星,星云和星系。

由John William Draper拍摄的现存最早的月亮银版照片,1840年
目前已知的最早的天文摄影尝试是银版摄影术的发明者Louis Jacques Dandé Daguerre在1839年拍摄的月球。但因为照相机长时间曝光导致失焦,最后只拍到了一个模糊的光点。

随后,纽约大学化学教授John William Draper拍摄了一个更清晰的版本,他使用5英寸反射望远镜曝光20分钟,成功制作了第一张完好的月球图像。

第一张太阳的银版照片于1845年4月2日由LéonFoucault和Hippolyte Fizeau拍摄
太阳则可能是由法国物理学家LéonFoucault和Hippolyte Fizeau在1845年首次拍摄的。顺带一提,1842年意大利物理学家Gian Alessandro Majocchi在他的家乡米兰发生的日食期间,尝试拍摄第一张日食照片,但因为技术条件没有成功。

这个愿望最终在1951年被俄国人Berkowski实现:他把望远镜装在了哥尼斯堡天文台的太阳仪上,在日食开始后,将一个银版放在望远镜的焦点上曝光了84秒,获得了日食的成像。

1851年7月28日,由一位名叫Berkowski的达盖尔照相法摄影师拍摄的第一张日食照片

但早期的摄影方法也有其局限性。银版照相法的速度太慢,除了比较亮的物体之外,其他都无法很好地记录下来,而且湿版火棉胶在曝光时间上也很有限。
由于捕获光线相对较弱的天体所需的曝光时间很长,所以许多技术问题必须克服。包括建造能使望远镜以恒定速率旋转的机器,以及如何让望远镜足够稳固,确保它们在曝光过程中不会失焦等等。

1880年,Henry Draper拍摄了历史上第一张猎户座星云的照片

19世纪末干版摄影的引入,帮助天文摄影成为一项更为严肃的研究。它可以对恒星进行更清晰的成像,探索宇宙中更深处的星系。

1876年,William Huggins爵士夫妇首次将它用于记录天体光谱的研究。1880年,Henry Draper使用新的干版工艺,用11英寸折射望远镜对猎户座星云曝光了51分钟,得到了历史上第一张星云照片。

Andrew Ainslie Common在1883年拍摄的相同星云,证明利用长时间曝光可以拍到人眼看不见的星星

1883年,天文摄影领域出现了重大突破。当时,业余天文爱好者Andrew Ainslie Common在位于伦敦郊外的家中后院建造了一台36英寸的反射望远镜,用干板工艺记录了同一个星云。这张照片曝光时间长达60分钟,并首次拍到了肉眼无法看到的星星。

拍摄于1917年的M81星云照片

20世纪初,全世界开始建造专门用于摄影成像的精密大型反射望远镜,包括在本世纪中叶的200英寸的巨型Hale望远镜和48英寸的Samuel Oschin望远镜,都在致力于突破胶片摄影的极限。

尽管传统摄影在技术领域取得了一些进展,但自20世纪70年代CCD(电荷耦合器件)问世以来,照相版逐渐被电子成像所取代。CCD的光敏性更强,不会像胶片那样因长时间曝光而降低灵敏度,而且拥有在更宽的光谱范围内记录的能力,并能简化信息的存储,这从根本上改变了天文摄影。

电子成像的M33螺旋星云

如今,我们的技术要比150年前先进得多。利用数字摄影设备及其相应软件,捕捉太空之美对于科学家和业余摄影师来说都不再困难。甚至连宇宙中最黑暗和神秘的存在——黑洞,也逐渐揭开了它的面纱。

但不可否认的是,正是因为有了这些惊人的图像,我们才学到了更多,并激发着好奇心继续探索有关宇宙的知识。

2013年,业余摄影师Meleg的个人作品,M33星云

摄影对于我们生活的意义是什么,为什么我们需要学习摄影技能?拍摄时该如何把握“光”与“影”的性质与魅力?自然夜景和天象摄影的魅力又体现在何处?

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[责任编辑:高晓晨 PSY087]

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