在春秋季節(jié)交替之時，如果天空比較晴朗，我們或許會有機會看到銀河系“云母屏風(fēng)燭影深，長河漸落曉星沉”的美景。

看不到也別遺憾，發(fā)達的互聯(lián)網(wǎng)依然為我們提供很多來自哈勃望遠鏡拍攝到的五彩斑斕的星系或星云圖像。

而事實上哈勃望遠鏡使用的是黑白圖像傳感器，顏色是許多天文學(xué)家依據(jù)不同波長的光所對應(yīng)的光譜，后期人為的給照片加上去的顏色。

那么真實的星系或星云下，我們是否還能看到照片上那般璀璨絢麗的美景呢？今天我們就來探索一下答案。

顏色的本質(zhì)是什么，人眼是如何分辨顏色的？在日常生活中，之所以我們能看到物體，是因為眼睛接收到這個物體可以發(fā)出或者反射光線，當(dāng)然，如果它不發(fā)出也不反射任何光線，我們看到的就是完全黑暗的世界了。

← 波長越短 ← 頻率越高 波長越長 →頻率越低 →

而光的本質(zhì)上是電磁波，它存在各種顏色則是因為不同波長的電磁波所對應(yīng)的顏色不同。其實對于人們來說，物體能夠呈現(xiàn)出不同的顏色，是由于組成這個物體的成分和結(jié)構(gòu)各不相同，從而導(dǎo)致物體吸收和反射的電磁波的頻率不同，所以我們可以認為：顏色的本質(zhì)是它們反射的電磁波頻率不同。

舉個例子，我們能看到綠色的草，是因為在太陽光的照射下（太陽光的是由7種顏色的光組成的一種復(fù)合光），草吸收了除綠色以外波長的光線，反射了綠色對應(yīng)波長的電磁波，最后反射到我們眼睛里，所以我們看到的草的顏色就是綠色的。

現(xiàn)在我們再來看肉眼的成像原理，人眼在接收到可見光時，會先經(jīng)過眼睛的折光系統(tǒng)，然后，在視網(wǎng)膜上成像，最后被感光細胞感受到。

感光細胞又分為兩種：

視錐細胞：這種細胞可以分辨顏色，但是只能在比較亮的環(huán)境下工作。色盲就是因為缺少對應(yīng)顏色的視錐細胞導(dǎo)致的。

視桿細胞：分辨顏色的能力很差，但是可以在昏暗的環(huán)境下工作，視桿細胞占比更多，所以我們晚上能看的很清晰。

之所以我們在望遠鏡中看到的景象都是接近黑白的，就是因為人眼的夜視能力比較差，無法更好的分辨顏色，才導(dǎo)致看到的星系都是白花花的一片。

燦爛的星系圖片是如何拍攝的？了解天文攝影的朋友應(yīng)該會的，如果只通過肉眼觀察，從望遠鏡里看到的星系只會是暗淡無光的黑白景象，原因就在人眼在弱光條件下對色彩的不敏感。

其次就是曝光時間，當(dāng)我們進行深空攝影時，僅僅通過瞬間的曝光根本無法得到更多的細節(jié)，這就需要來增加曝光時間，那些美麗的星系圖片，都是短則幾十分鐘，長達幾十小時的曝光，才得到的照片。

而哈勃望遠鏡又和普通天文望遠鏡不太一樣，眾所周知，哈勃望遠鏡是處在地球大氣層之上的一臺光學(xué)望遠鏡，這么做的好處也顯而易見，拍攝時不會受到惡劣天氣、光污染、大氣湍流等影響。

在宇宙中，可接收到的電磁波頻率，遠不止肉眼可見的（380-760納米）那么狹窄。所以想要獲取到更多的來自宇宙中的信息，就必須接受到更廣泛的電磁波頻率范圍。

要知道，哈勃望遠鏡的任務(wù)可不僅僅是拍個照片這么簡單，它還需要分析遙遠天體的組成成分，含有的元素是什么，測量星系距離等重任，然后人們通過收集到的數(shù)據(jù)計算宇宙大小和年齡，以及各種天體的起源。

盡管哈勃望遠鏡也屬于光學(xué)望遠鏡，但不一樣的是，它并不會把接收到的光線直接進行成像，而是要經(jīng)過光譜儀對光線進行光譜分析，以此來得到更多的數(shù)據(jù)。

那么光譜分析的原理是什么？我們從微觀角度來看，所有的元素都是由原子組成的，而原子則是由原子核以及電子組成。原子核外的電子，按照能力的高低可以分成不同的能級，能量最低的基態(tài)能級，其他為激發(fā)態(tài)能級。

正常情況下，電子是不會發(fā)生躍遷的，但是原子接收到外界的能量，原子就會吸走電子躍遷所需要的能量與之對應(yīng)特征波長的光，于是提供能量的光就會缺失一段特征波長的光線，這就是吸收光譜。同理電子返回基態(tài)時也會釋放能量，稱作放射光譜。

對于接收到光線，通過測量不同物質(zhì)的吸收光譜、發(fā)射光譜等， 由于不同元素的光譜在不同的位置都會有與之對應(yīng)顏色的譜線或者是缺少對應(yīng)的譜線，但總的來說，含義相同元素物質(zhì)的譜線總會在同一個位置具有相同顏色的譜線。

這也是為什么哈勃望遠鏡為何用黑白圖像傳感器工作的原因，因為通過光譜分析，本身就可以知道遙遠星系的色彩以及元素組成。

回到題目中，如果我們有機會親自站在一片星云前，我們看到的又會是什么樣的呢？此時你的腦海中是不是已經(jīng)浮現(xiàn)出很多科幻電影的畫面了？但我要很遺憾地告訴你的是，我們無法看到像NASA發(fā)布的照片那樣五彩斑斕。

首先宇宙中的大部分星云都是非常暗的，再加上人眼在昏暗環(huán)境下，分辨顏色的能力更差，就像在深夜里走在一條沒有任何燈光的小路一樣。

其次是哈勃拍攝的照片有很多細節(jié)來自于不可見光，科學(xué)家通過特定波段映射到RGB上，才把人眼看不到的波段的電磁波轉(zhuǎn)換為可見光呈現(xiàn)出來。

那么絢麗的星云難道就沒有顏色嗎？顯然不是，只是肉眼看到的是照片中的不一樣罷了。

再來舉個例子：比如我們在夜晚的月光下，看東西都是接近黑白色調(diào)的，就是因為環(huán)境光線不足，以至于我們不能更好的分辨顏色，但我們并不能說它們是沒有顏色的。

天文學(xué)家只是盡可能的排除干擾，還原出它們原本應(yīng)有的顏色，把人眼看不到的東西轉(zhuǎn)換為人眼可見的形式呈現(xiàn)在我們眼中。

而五彩斑斕的星系圖片，一定程度上也更能激發(fā)人們對科學(xué)的興趣以及對宇宙探索熱情，對神秘的星空也抱有更多的幻想。

聊了那么多讓我們來總結(jié)一下：

顏色的本質(zhì)來源于肉眼對不同波長的光所作出的不同反應(yīng)，所以更豐富的顏色取決于我們是否擁有更多種類的感光細胞。

天文攝影依靠的是高感光和長曝光，這些都是人眼所不具備的，這就是我們無法通過望遠鏡直接看到美麗的星空的重要原因。

星系是有顏色的，但是僅依靠肉眼是看不到可見光外的一些細節(jié)，但是如果真的可以站在星云前，我相信它也足以讓你震撼。

應(yīng)該很難看到這樣的景象，因為很多的時候這樣的照片都會有些不一樣的。跟我們看到的實體差別非常大，實體的可能比較自然一些。