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中國的楊利偉和美國的賽爾南，在太空看長(cháng)城產(chǎn)生兩種不同的結果，原因可能就在于他們的視力和運氣的不同
-文/劉曉軍 原題：太空中真的看不到長(cháng)城？
歐洲航天局一次不算太尋常的“認錯”，讓人們重新開(kāi)始對“太空中能不能看到長(cháng)城”這一話(huà)題發(fā)生興趣。
5月19日，歐洲航天局承認他們于5月11日發(fā)表的一張從太空中拍攝到的“長(cháng)城”衛星照，其實(shí)只是一條流向北京東北地區密云水庫的河流。更正的主要動(dòng)因是一些學(xué)者，包括來(lái)自復旦大學(xué)的地理學(xué)教授滿(mǎn)志敏的質(zhì)疑。
歐航局在官方網(wǎng)站上表示，造成這樣的錯誤，是因為他們在向公眾公布這張照片之前沒(méi)有進(jìn)行合理的調查。
實(shí)際上，這張照片和歐航局的“認錯”對于“太空中能不能看到長(cháng)城”這個(gè)問(wèn)題都毫無(wú)意義，因為衛星負載的光學(xué)儀器拍攝長(cháng)城和人眼看長(cháng)城完全是兩碼事。據滿(mǎn)志敏介紹，用衛星看到長(cháng)城并不是新鮮事，比如美國的Quickbird商用衛星負載的光學(xué)儀器，其分辨率在1米以下，曾經(jīng)在450公里高空拍長(cháng)城照片，連城垛和烽火臺都清晰可見(jiàn)。
為什么看不到長(cháng)城？
與楊利偉不假思索地回答“沒(méi)有看到長(cháng)城”相比，美國航天員賽爾南3月在新加坡的聲明同樣堅決：他可以在太空160～320公里高度用肉眼看見(jiàn)長(cháng)城。
從科學(xué)角度上說(shuō)，100個(gè)甚至10000個(gè)人沒(méi)有看見(jiàn)長(cháng)城，也不能證明其他人真的不能看見(jiàn)長(cháng)城；而只要有1個(gè)以上的人真正看到了長(cháng)城，就可以證明人可以看到長(cháng)城(一個(gè)科學(xué)的結論必須可以在實(shí)驗中再現，但不必每一次都再現)�？上У氖�，航天員本來(lái)就是小眾，他們上天的任務(wù)又不是為了看長(cháng)城，導致了這個(gè)“實(shí)驗”很少被重復，對這個(gè)問(wèn)題感興趣的人也只好紙上談兵。
本來(lái)，軍方有關(guān)專(zhuān)家對人眼遠距離識別問(wèn)題研究了百年以上，是最適于從理論上正確解釋這個(gè)問(wèn)題的人；軍方教科書(shū)中也有很多相關(guān)知識介紹。但由于眾所周知的原因，軍方專(zhuān)家一直沒(méi)有出面解釋?zhuān)姺浇炭茣?shū)也不能公之于眾。
從理論推測而得出“太空中看不到長(cháng)城”的代表人物是中國科技館館長(cháng)王渝生。他的依據是：人眼分辨率的張角(眼睛的分辨率指眼睛能夠分辨兩個(gè)相鄰近的點(diǎn)或線(xiàn)的能力，通常以剛能被分開(kāi)的兩點(diǎn)或兩線(xiàn)對眼睛瞳孔中心的張角來(lái)表示)是6分，即0.1度，也就是圓周的1／3600。航天器通常的飛行高度是300～400公里，假設在較近的300公里高度，并以此為半徑畫(huà)一個(gè)圓，周長(cháng)約1800公里。那么，肉眼在300公里高空能夠看到的圓周應為1800000米×1／3600＝500米，也就是說(shuō)，只有長(cháng)寬都能達到500米的物體才能在人眼中表現為一個(gè)點(diǎn)，從而被人看見(jiàn)。
而長(cháng)城的寬度僅在10米左右，照此方法推斷，僅靠肉眼，在20公里的高度就很難將它分辨出來(lái)，在36公里的高度，長(cháng)城就會(huì )從我們的視線(xiàn)內消失。
看不清不等于看不見(jiàn)
但問(wèn)題并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。
按照王渝生“看不見(jiàn)長(cháng)城”的理論，在較近的300公里高度，只有長(cháng)寬都能達到500米的物體才能在人眼中表現為一個(gè)點(diǎn)，從而被人看見(jiàn)。根據幾何中相似三角形的原理類(lèi)推，王渝生的“理論”意味著(zhù)，在3米高度，只有長(cháng)寬都能達到5毫米的物體才能在人眼中表現為一個(gè)點(diǎn)，從而被人看見(jiàn)。進(jìn)一步類(lèi)推，也就是說(shuō)，高個(gè)的人低下頭，幾乎看不見(jiàn)地面的米粒，顯然這個(gè)理論和生活實(shí)踐相去太遠。
其實(shí)，所謂“分辨率”，簡(jiǎn)單地說(shuō)也就是平時(shí)人們熟悉的“視力”。每個(gè)人的視力是不同的，人們看不清視力表上超出自己視力的那幾行小字母的方向，也就是無(wú)法分辨那幾行小字母內兩個(gè)相鄰近的點(diǎn)或線(xiàn)，但確實(shí)可以看到小字母模糊的影子，也可以看見(jiàn)視力表周?chē)娇虻募毦�(xiàn)。
所以，看不清不等于看不見(jiàn)。在王渝生前面一段話(huà)基礎上正確的推論應該是，航天器的飛行高度假設在300公里，地面上只有間隔達到500米的兩個(gè)物體才能在人眼中分開(kāi)，而長(cháng)城的寬度僅在10米左右，所以人眼不可能分清長(cháng)城的兩道墻垛，但這不等于“看不見(jiàn)長(cháng)城”。
亮度更重要
有一本公開(kāi)的軍事科學(xué)專(zhuān)著(zhù)——《戰場(chǎng)武器系統與技術(shù)》，由中國軍事科學(xué)出版社出版，原主編是英國皇家軍事科技學(xué)院的軍事研究部部長(cháng)杰弗里·李，所有作者均為該學(xué)院各學(xué)科專(zhuān)家、教授。
這本專(zhuān)著(zhù)相關(guān)部分理論指出，能否看到物體與光線(xiàn)夾角無(wú)關(guān)，僅僅與光量有關(guān)。所以只要一個(gè)物體發(fā)出足夠亮度的光，就可以被看見(jiàn)。
年歲大一點(diǎn)的人可能還記得30多年前全國人民觀(guān)看中國第一顆衛星從頭頂飛過(guò)的故事，那一顆衛星軌道近地點(diǎn)高度439公里，但它只有約一米直徑，距離“500米大小的物體”很遠很遠，但當時(shí)全國人民在地面上的確都看到了衛星，這是因為，它和周?chē)箍障啾�，亮度突出�?/p>
實(shí)踐也可以證明上述理論。直到現在，用小于手掌的鏡子反射陽(yáng)光仍是召喚空中飛機的有效工具之一�？箲饡r(shí)大批漢奸就是用小鏡子反射陽(yáng)光給日本戰機上的飛行員指示目標，轟炸用先進(jìn)德國武器裝備起來(lái)的國民黨軍隊，使國民黨軍隊本來(lái)性能優(yōu)于日本的德制、美制武器裝備大量被炸毀在地面。今天，小鏡子仍是飛行員跳傘后、船員棄船后召喚空中飛機救生的簡(jiǎn)易聯(lián)絡(luò )工具之一。
夜間，在客機上我們可以看到十幾公里甚至幾十公里外的一盞孤燈，還可以輕易地發(fā)現遙遠的無(wú)數顆星星。小鏡子、孤燈和星星在人眼中所成的視角遠小于0.01度，遠小于前文所述人眼分辨率的張角極限，即0.1度，小到我們甚至可以把它們看作點(diǎn)。顯然，看到小鏡子、孤燈和星星并不是因為它們的張角達到了人眼的分辨要求，而是因為它有足夠亮度，并與周?chē)谋尘靶纬闪艘欢ǖ姆床睢?/p>
線(xiàn)狀物更顯眼
大約從第一次世界大戰開(kāi)始，軍事教科書(shū)就強調這樣一個(gè)事實(shí)：肉眼觀(guān)察一個(gè)點(diǎn)和一條線(xiàn)的極限距離是截然不同的。所以在90年前，發(fā)達國家軍隊就逐步開(kāi)始采用不同的色塊，分割細長(cháng)的武器裝備，特別是長(cháng)度超過(guò)百米的戰艦，以免被對手遠距離發(fā)現，發(fā)展到今天這就是各國軍隊普遍采用的“迷彩”。
每個(gè)人可以親自做一個(gè)簡(jiǎn)單的小試驗，剪下一長(cháng)段黑色頭發(fā)，拿在手里完全豎過(guò)來(lái)看它的斷面，這時(shí)多數人都無(wú)法看到它，說(shuō)明暗的點(diǎn)狀目標不易被發(fā)現。但當你把手中的頭發(fā)橫過(guò)來(lái)，這時(shí)你就能看到頭發(fā)。如果把一根黑頭發(fā)橫粘在2米外的白墻上，多數人都可以看到它，有人甚至可以勉強看到橫粘在4米外的白墻上的頭發(fā)，和粘在6米外窗戶(hù)玻璃上，以藍天為背景的頭發(fā)。
晴朗的夏日中午，如果運氣好，同時(shí)你或同伴視力正常，可以看到200米至500米外屋頂上和田野上空懸掛的細細的電線(xiàn)，這遠遠超越有關(guān)張角小于0.1度的物體人眼看不見(jiàn)的理論。同時(shí)我們卻看不見(jiàn)同等距離上的一只大得多的麻雀，證明人眼對線(xiàn)條的觀(guān)察距離確實(shí)比點(diǎn)狀物大得多。
人頭發(fā)的粗細在0.05～0.08毫米之間，以上述2米外看到頭發(fā)的試驗結果從理論上推算，正常人眼至少在200米距離可以看到5～8毫米的細線(xiàn)，在200公里距離可以看到5～8米寬度的線(xiàn)狀物。而長(cháng)城正是線(xiàn)狀目標。
太空看長(cháng)城依然難
當然，地面對地面觀(guān)察的結果不能簡(jiǎn)單地作為天、地之間觀(guān)察的依據，天和地之間還隔著(zhù)大氣層。大氣湍流使天、地間觀(guān)察時(shí)目標發(fā)生輕微抖動(dòng)。另外，飛船對地觀(guān)察時(shí)對比度及觀(guān)察結果還受很多氣候和環(huán)境條件影響。例如空氣污染、沙塵暴和雨、雪、云、霧都嚴重妨礙觀(guān)察。太陽(yáng)角度以及植被季節亮度變化也同樣嚴重影響對比度及觀(guān)察結果。
不同的人觀(guān)察目標的能力也有巨大差異。例如部分鄉村小孩發(fā)現遠處小鳥(niǎo)的能力比城市小孩強得多；一些飛行員長(cháng)期在空中和機場(chǎng)上遠距離觀(guān)察，結果變成視力超常的“遠視眼”，遠距離觀(guān)察能力非常人可比。
從這些因素來(lái)看，美國航天員賽爾南在160公里高度看到長(cháng)城，以及楊立偉沒(méi)有看到長(cháng)城都是可能的，都很正常。
賽爾南上太空是30多年前的事，那時(shí)空氣污染還不嚴重，能見(jiàn)度良好；或許他眼睛很好，沒(méi)有被長(cháng)期航天員學(xué)習傷了視力；又沒(méi)有遇到沙塵暴和雨雪云霧；另外飛船位置、太陽(yáng)角度以及季節植被亮度也許恰好適合觀(guān)察長(cháng)城；同時(shí)賽爾南160公里的最低軌道高度比楊立偉的343公里低了許多，自然觀(guān)察地面也更清晰。而楊立偉上天是在秋季，地面一片風(fēng)塵，陽(yáng)光暗淡，地面對比度不好，在高軌道飛船上看不到長(cháng)城完全屬于正常。-
(來(lái)源：《中國新聞周刊》 本文作者為軍事科普作家)
