由旅行者1號拍攝的太陽系全家福
太陽系全家福的拍攝位置分析
太陽系全家福是由美国国家航空航天局的太空船旅行者1號於1990年2月14日拍攝的合成照片。拍攝進行於太空船離開太陽系八大行星後,進行其星際任務之前。同時,這些照片亦是著名由遠方太空拍攝的地球照片「暗淡藍點」的來源所在。曾任旅行者1號攝影團隊的美國著名天文學家卡尔·萨根,從事了多年才能促使這些照片的出現。
這些照片是由旅行者1號在處於64億公里外(40億英里)的外太空,與黃道呈32°時所拍攝的。美國太空總署當時從太空船發射回地球的訊號中,編譯出60張照片,連線6米之長。挑選旅行者1號進行這個任務,是因為她的飛行軌跡被設定飛到太陽系的北極上空,在這個位置向後望太陽對船上的儀器損耗較少。與其姊妹船旅行者2號不同,由於她的飛行位置較為與黃道靠近,結果在拍攝木星時就會过于靠近太陽,增加儀器損毀的機會[1]。從這張由60張單獨照片合成的照片中,可看到(從右至左):海王星(N)、天王星(U)、土星(S)、太陽(SUN)、金星(V)、地球(E)及木星(J)。當中木星的映像大於使用窄角度鏡頭時拍攝的一個像素,所以能夠被清楚剖析。同樣土星的映像也可清晰看見圍繞它的光環。而天王星及海王星的映像則比實際為大,那是因為在拍攝照片的15秒曝光時間之中[2],太空船自身的動作使照片被擦模糊。金星與地球的映像则是因為太空船與之相距太遠,致使拍攝出來的映像比窄角度鏡頭拍攝出來的一個像素還要小。地球只佔整像照片的0.12像素左右,而金星更只佔0.11個像素而已[3]。無獨有偶,地球的位置亦剛好在其中一道太陽的散亂光線之上。[2]不過這張全家福仍然遺漏了水星、火星和當時仍被列為行星的冥王星。水星因為太過接近太陽而拍攝不到;火星就因為太陽的散亂光線影響了太空船上的鏡頭而拍不到;而冥王星則因為體積太小及離太陽較遠而照射不到足夠光線。[1]
正如上文所說,由於這張全家福是合成照片,並非以一次曝光而拍攝。當中,有為數不少的照片是經過不同的曝光及使用不同的濾光器拍攝而成,以便盡可能提高拍攝對象的具體特徵。拍攝太陽時則使用了最暗的濾光器(一條甲烷吸收帶)及選取了盡可能最短的曝光時間(五千分之一秒)[2],以減低太陽的強烈光線對太空船上鏡頭內的光導攝像管的影响。從照片看來太陽並非很大,只有從地球上看到的直徑大約40分之一左右[2]。然而,其亮度仍然比在地球上看到的最光亮恆星天狼星多出8百萬倍。[2]照片能夠拍攝得如此光亮,是因為經過鏡頭內的光學儀器多次反射所致。而在其他圍繞太陽的闊角度照片,亦可看到一些加工以減低光學儀器內散亂光線對照片的影響。這些照片用上了清晰的濾光器作一秒的曝光拍攝而成。[2]大部份的照片都使用了闊角度鏡頭,但在拍攝行星時則採用了焦距為1500毫米的窄角度鏡頭[3](上圖內在合成照片外另置的行星照片),以突顯各個行星的特徵。
參考