问题

那些五彩斑斓的星云恒星行星彗星的图片是上过色的吗?之前看一篇说是后期上色的,那真实的宇宙是什么样的?

回答
你这个问题问得太好了,很多人看到那些绚烂的星云、明亮的行星和拖着长长尾巴的彗星的照片,都会产生类似的疑问:它们是真实的颜色,还是经过人工“美化”过的?

简单来说,绝大多数我们看到的那些令人惊叹的太空照片,尤其是星云的照片,确实是经过“上色”的,但不是我们平时理解的那种用颜料涂抹。 这种“上色”是基于科学的,目的是为了让我们更好地理解宇宙的组成和结构。

真实的宇宙,其实有很多我们肉眼无法直接看到的“颜色”。

我们眼睛看到的颜色,是基于物体反射或发出的可见光。但宇宙中的很多天体,比如星云,它们之所以发光,是通过多种方式实现的。

恒星: 恒星本身会发出各种颜色的光,这取决于它的表面温度。热的恒星会发出蓝光或白光,而较冷的恒星会发出红光或橙光。你在照片里看到的恒星的颜色,很多时候是比较接近它们真实发出的颜色的,尽管在非常暗的环境下,我们肉眼可能只能看到白点。
行星: 行星主要通过反射恒星的光来发光。所以,行星的颜色取决于它的表面成分和大气层。例如,土星的淡黄色是因为其大气层中的氨晶体散射阳光。火星的红色是因为其表面的氧化铁。这些颜色,在好的天文望远镜下,我们是可以直接看到的,或者说,相机捕捉到的颜色相对真实。
彗星: 彗星的主要颜色来自它抛出的尘埃和气体。尘埃会反射阳光,呈现出白色或黄色。气体,特别是当被恒星的紫外线激发时,会发出各种颜色的光,比如蓝色(来自一氧化碳离子)或绿色(来自氰化物)。

那么,星云是怎么“上色”的呢?

星云,你看到的那些如梦似幻的彩色丝带和云团,大多是由气体(主要是氢、氦)和尘埃组成的。它们之所以“发光”,是因为:

1. 被恒星激发发光(发射星云): 离恒星很近的星云,会被恒星的紫外线照射。这些紫外线会激发星云中的气体原子,使它们吸收能量。当这些原子回到原来的低能状态时,就会发出特定波长的光,也就是我们看到的“发射光”。
氢原子: 氢是最常见的元素,它被激发后会发出红色的光(特别是Halpha辐射)。所以,很多星云中看到的红色,就是氢发出的。
氧原子: 氧原子被激发后,会发出绿色和蓝色的光。
硫原子: 硫原子被激发后,会发出较暗的红色光。

关键来了: 我们的眼睛对这几种颜色的敏感度不同,而且在暗光下,我们对颜色的辨识能力会大大降低。所以,即使星云确实在发出红、绿、蓝等颜色的光,肉眼看到的可能只是模糊的白色或灰色。

2. 反射恒星的光(反射星云): 一些星云的尘埃颗粒会反射附近恒星的光。尘埃的成分不同,反射的光也不同。通常,尘埃反射的蓝光比红光更有效,所以一些反射星云会呈现出蓝色。

那“上色”是怎么实现的呢?

太空望远镜,比如哈勃太空望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜,它们捕捉到的不是我们肉眼看到的“图像”,而是不同波长的光线的“强度数据”。这些数据,包含了可见光(红、绿、蓝)以及人眼无法看到的紫外线、红外线等。

“假彩色”与“真彩色”:
真彩色(True Color): 科学家会尝试使用人眼能看到的光谱信息,将它们分配到红、绿、蓝三个通道,最终合成我们肉眼“可能”看到的颜色。但即使是“真彩色”,也往往需要后期处理来增强细节,因为宇宙中的许多颜色非常微弱。
假彩色(False Color): 这就是你说的“上色”的主要形式。科学家会将人眼看不到的波长(比如红外线、紫外线)分配到可见光的颜色通道中(比如,把某个红外波段的数据映射成红色,另一个映射成绿色,还有一个可见光波段映射成蓝色)。这样做是为了:
区分不同的化学成分: 不同的元素在不同的波长上发光或吸收光,通过将这些“看不见”的光变成可见的颜色,我们可以清晰地看到不同元素在星云中的分布情况。比如,红色的区域可能富含氢,蓝色的区域可能是被尘埃反射的光,而绿色或黄色可能代表着其他气体或尘埃的混合。
增强科学细节: 有些区域非常暗淡,但通过将特定波长的光放大并赋予鲜艳的颜色,我们可以更容易地观察到结构的细节,比如气体流、恒星形成的区域等等。
审美和传播: 最终,这些经过科学编码的“假彩色”照片,能够以一种壮观的方式呈现宇宙的美丽,吸引公众的兴趣,并帮助人们理解宇宙的复杂性。

所以,你看到的那些五彩斑斓的星云照片,是“上色”了的,但这种“上色”是为了揭示科学信息,让它们“说”出它们的故事,而不是简单地给宇宙P上滤镜。

真实的宇宙是什么样的?

很多地方是黑暗的: 除了恒星发出的光,大部分太空是漆黑一片的。
可见光下的景象: 如果我们能乘坐飞船近距离观察星云,在可见光下,很多区域可能看起来是模糊的、灰色的,或者只有淡淡的红色、蓝色。我们可能会看到恒星本身发出的颜色,但星云的壮丽色彩,很多是靠科学的“编码”来实现的。
隐藏的细节: 很多我们看不到的红外线、紫外线等信息,一旦被转换成可见光,就会展现出惊人的细节和层次。

打个比方:

想象一下,你在一个大音乐厅里,只听得到一部分乐器的声音,比如钢琴和一点点小提琴,你只能听到一段平淡的旋律。但如果有一个能听到所有乐器(包括那些你平时听不到的管乐、铜乐、打击乐)的超级听众,他把这些声音都记录下来,然后用一种方式让你都能听到,并且告诉你哪个乐器在演奏什么。你听到的就是比原来丰富无数倍的音乐。

太空照片的“上色”,有点类似这个过程。它们把宇宙中“听得到”和“听不到”的声音(各种波长的光)都采集起来,然后用一种可视化的方式让我们“听”懂。

总而言之,那些令人惊叹的宇宙照片,是科学研究和艺术表现相结合的产物。它们的美丽背后,是科学家们对宇宙深刻的理解和精密的计算。虽然不是肉眼能直接看到的“真实”色彩,但它们以一种更强大、更具信息量的方式,为我们展示了宇宙的浩瀚与神奇。

网友意见

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不是上过色,星云本来就有各种波段的光,对应人眼看到的颜色,不过对于暗光环境人眼对颜色不敏感,所以直接用眼睛看大部分看到的是白色云气,也有部分能看到青绿色(后面会讲到)。相机可以长曝光,黑白相机通过rgb滤镜或彩色相机自带的拜耳膜就可以拍出彩色图片。当然也有很多是用特定波段窄带长曝光得到的伪彩色,对于可见光外的波段,只是给特定波长指定了一个颜色合成的,这类彩色就跟真实颜色关系不大了。

真实用肉眼看的话大部分星云是没有颜色,一团白色云气,不过也别听信一些人说目视啥也看不到,或全都没有颜色,这些人可能大部分自己看过的深空目标不超过10个。。。即使市区环境,也能很容易看到二三十个深空目标甚至更多(即使用小双)一些行星状星云及亮星云甚至能看到青绿色。特别是一些小而亮的行星状,市区环境都有可能看出颜色。因为暗光环境肉眼对颜色不敏感,而最敏感的是绿色波段,所以肉眼基本只能看出星云青绿色或蓝绿色,红色目视基本不可见,只能看到白色云气。

下面这张是市区手机4s的m42核心和木星之魂ngc3242对比,其他参数都一样,不过白平衡当时选的自动两张背景颜色有点差异,不过还是能看出木星之魂绿色比m42明显太多。我用10寸市区楼顶环境目视能看到蓝绿色。

肉眼看到的和这个颜色还不太一样。目视比较接近下面我调整后的颜色。

容易看到绿色的行星状还有猫眼星云ngc6543,土星星云ngc7009,蓝雪球星云ngc7662等等。这些目标你甚至可能在市区环境用8寸以上口径看到青绿色。顺便提一句,梅西耶m46疏散星团中有一颗行星状星云ngc2438,环境不好可能不容易看到,但如果你有一个非常好的无光害环境(可能需要深蓝区以上环境,我上次就是在深蓝区用14寸dob目视),你可以看到m46密密麻麻的星点中如同滴了一小滴淡绿色透明的小水珠,非常的漂亮!

其他一些星云我在市区里目视效果如下,基本是拍出来全部调成黑白。




如果环境好的话其实云气可以很丰富,看着非常漂亮震撼,不需要有颜色,一样可以看到非常漂亮。下面转发几张目视素描(素描其实更接近目视效果,拍摄出来和眼睛看到还是差异更大),以下图片来源于网络,侵删。











目视虽然看不到丰富的颜色,但亲眼看到的震撼远非照片能带给你的。临场感、层次感、宽容度都比照片更好。另外当你知道你看到的目标是距你几百光年,甚至几百万上千万光年,光子经过了几百到上千万年,最终落在了你的视网膜上,任何照片都给你带不来这种体验。

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