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從太空能否看見長城
(2005年08月25日 09:51:10)
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5月11日,在歐空局的網站上刊登了歐空局Proba 衛星從太空拍到的一張中國長城的照片,頓時引起很多人的興趣,並在文章中特意說明,中國的航天員楊利偉在經過了21小時的軌道飛行,安全返回地面後,對迎接他的人們說,從太空沒有看見長城,這只能說明楊利偉在太空呆的時間太短,僅僅只有21小時,而且有可能在飛船經過長城上空時,他本人正好沒有在舷窗邊。但時隔8天,5月19日,歐空局又刊登了一篇更正文章,說Proba衛星拍到的照片不是中國的長城,是發生了照片的判讀錯誤,所謂的長城是流向北京東北部密雲水庫的一條河流。那麼從太空能否看見長城呢?其中又取決于什麼樣的條件呢?
人眼的分辨能力
一雙正常的眼楮,其視距可達到無限遠。晚上你能看見距地球38萬千米的月亮,甚至遠達億萬光年的星星,就是明證。但肉眼的分辨能力是有限的,而且差異非常大。據測試,視力正常的人,其分辨率約為二千分之一至五千分之一。舉個例子,你站在北京天安門廣場,距離國旗400米外的毛主席紀念堂旁邊,如果能看見直徑20厘米的旗桿頂部,那你的眼楮分辨率為二千分之一。這樣,當你乘坐飛機,在10千米高空俯瞰地面,就能清晰地看見寬度5米以上的鐵路、公路以及長城。
飛船距地面的高度為350千米至400千米,是飛機航線高度的40倍。按照推理,在飛船上是應該可以清楚辨認出寬度大于200米的河流、湖泊、島嶼和城鎮等地形、地貌的。據報道,2001年9月11日,美國航天員弗蘭克•卡伯特森在地球上空402千米的空間站上,看到了紐約市以及從世貿中心冒出的濃煙。這說明,在太空觀察城市並不難,但觀察人造建築物則十分困難。即使龐大如非洲的金字塔,雖然其底邊長度接近200米,卻只是一個個獨立的小點,難以尋覓。那些10多米寬的鐵路、橋梁和60多米寬的高速公路,更是一些極其縴細的線條。它們都會被融入大地的背景中,無法辨認。
甦聯的航天醫學專家曾經對航天員用肉眼對地觀測效應做過研究,他們認為,在飛船或空間站上要用肉眼識別點性的物體幾乎不可能,但如果是線性的物體則是有可能看見的。比如從高空看大海上的一艘輪船,那是看不見的,但能夠看見發動機在船尾“犁”出的長長的浪花。
太陽光照的作用
那麼,僅有6米多寬的長城又是怎樣吸引航天員的視線呢?在這里,太陽光起了關鍵的作用。凡是看過航拍照片的人都知道,在照片上尋找電線桿,最有效的方法就是看它投在地上那長長的影子。制圖人員將這些影子的端點連成線,就是我們需要測繪的高壓線或者通訊線了。眾所周知,長城是修築在巍峨陡峭的山脊線上的,從大小分水嶺的一座山峰,連接到另一座山峰。這些山峰與周圍相鄰的山谷、溝壑之間的高差,一般都在100米至1000米以上。長城處在北緯37度至41度之間,基本呈東西走向。如果太陽光線從偏南方向,與地面呈30度左右的夾角照射過來,8米高城牆的背影,連同山峰的背影,在北邊陰面將投下200米至2000米寬的陰影帶。到了冬季,陽光從南回歸線附近照來,入射角更小,陰影帶寬度將會成倍增大。同時,由于陽光的作用,長城頂面和迎光的牆面那些光滑的淺灰色長城磚,還會在陽面山坡與陰影帶之間,形成一條銀白色的亮線,使反差更加強烈,更易被發現。另外,長城陰影帶與山巒的陰影是十分不同的,不易混淆。因為每個獨立的山峰的陰影都在峰的外側,不連貫,不規則;而長城陰影則在峰頂上,是連貫的,延續性很強,所以非常容易辨認。
可以想像一下,航天員此時從太空看見的長城,應該像一條一側邊界十分清晰,另一側寬度呈有規律變化的墨綠色的飄帶,它蜿蜒靜臥在淺綠色的群山之中,異常壯觀。這是地球上其他任何人造建築物都無法形成的獨一無二的奇特景觀。
軌道設計與大氣層狀態
目前,從太空看地球是指航天員從飛船中或空間站上看地面,它們的軌道高度一般都在400千米左右,屬于近地軌道。因為中國人特殊的長城情結,對長城情有獨鐘。其實,從太空可以看到的人造建築物非常多,如高速公路、機場,甚至還能看見正在高空飛行的飛機。
如果要看到長城,飛船必須從其上空飛越。而飛船順向飛越一段100千米長的長城上空,只有10多秒的時間,真可謂“一瞬即逝”,如果斜穿,則時間更短。所以軌道的設計是決定性的。再有,長城上空大氣層的即時狀態也是一個關鍵因素。任何雲、霧、雨、雪、污染物和沙塵暴,都會影響觀察的結果,甚至一片茫然,什麼也看不清。所以說,要在太空看到長城,確實有較大的偶然性,幾乎沒有可能。如上所述,下列條件一個也不能少︰要有一段適合觀察的長城,一個陽光斜照的季節,一片清澈通透的大氣層,一個精心設計的航天軌道和觀察程序等。這一切,單靠航天員的主觀努力並不能完成,更不是在太空隨意向地球一瞥就能看見長城的。
另外,用一些專用設備,如望遠鏡或照相機進行一些有目的的觀測,只要遙感儀器的分辨率足夠高,是能夠輕而易舉地看見長城的。
事實上,衛星拍到長城的例子屢見不鮮。如美國“快鳥”衛星曾用光學儀器在450千米高空拍下長城照片,城垛和烽火台清晰可見;而10年前美國航宇局曾用微波手段拍到長城圖片,不僅能看到地表長城,還可清晰顯示地下古長城。 |
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責任編輯:skylook
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