为什么月面上实拍的照片里看不见星星？
为什么月面上实拍的照片里看不见星星？
飞蠓
嫦娥5号成功地登陆月面并采样，引起了公众新一轮对航天科技的关注热潮。相关机构发布了很多月面上实拍的照片，有细心的人发现，那些照片里黑色的天空中似乎根本看不到星星。50年前，美国人登月时发布的月面上拍到的照片里也看不到星星，很多不明所以的人就以为这是假照片，现在中国发布的照片上也没有星星，这些论调自然不攻自破。那么，在月面上实拍的照片上为什么看不到星星呢？
首先要说明的是，宇航员在月球表面上活动时是能看到星星的。他们报告说，当他们位于登月舱阴影区时能看到那些明亮的星星，而绕月飞行的宇航员在进入月球阴影区时则看到“天空中充满了星星”（”The sky is just awash with stars”）。
那么为什么照片中却看不到哪怕一颗星星呢？
答案充满了禅意：人眼能看到的，照相机未必能照出来；而照相机能照出来的，人眼也未必能看到。
我们常说，人眼就是一个照相机，的确，人的眼睛和照相机有很多相似的地方：眼睛的瞳孔就好像照相机上的光圈，晶状体就好像照相机的镜头，而视网膜则相当于照相机的感光元件。如果用相机参数来描述，那么人眼是一个物理焦距5.7毫米（等效16毫米全副镜头）、光圈f2.1~f8.3、快门速度1/24秒的照相机。
这些参数看上去平平无奇，但眼睛强悍的地方之一是：它有着超广的动态范围（换算成相机标准大概有20档），远超胶卷（约8档）和数码相机（最好的大约10档）。动态范围（Dynamic Range）是一个摄影术语，就是摄影器材能记录下的场景中最亮部分和最暗部分的亮度差值。如果一个摄影场景里明暗差别（术语叫“光比”）超过摄影器材的动态范围，那么更暗的部分就表现为死黑，更亮的部分就表现为死白。
例如下面这张照片：
这是一张典型的高光比照片，室内非常暗，室外非常明亮，用相机拍这种场景，要么室内一片漆黑，要么室外一片光亮，就是因为这个场景的光比超过相机的动态范围了。然而我们的眼睛在这种场合里能够轻松地同时看清楚室内和室外。
月面上恰好就是这种高光比环境。我们都知道月亮自身不会发光，在它的表面能看看清楚东西，只能靠别的光源来照亮，这样的光源有两个，一个是太阳，一个是地球，强烈的阳光和地光使月面上的物体非常明亮，有多亮呢？月面上反射的太阳光跑38万千米，还能在地面上照出影子来。而天上的星星，虽然由于没有大气消光，在月面上看上去要比我们在地球上看到的星星要明亮一些，然而和月面上物体反射的太阳光比较还是极为微弱的，当星星和月面上的物体出现在同一个场景中时，它们的光比超过了摄影器材的动态范围，如果摄影器材拍到的照片能正确呈现月面上的物体，则必然会使天空呈现死黑，反之，如果能正确呈现月面上的星空，则必然是月面上的物体呈现死白。而目前人类在月面上拍摄的照片，总是以正确呈现月面上的物体为目的，所以我们在这样的照片上看到的天空总是一片漆黑了。
还记得本文刚开始提到的那句话吗？人眼能看到的，照相机未必能照出来；而照相机能照出来的，人眼也未必能看到。照相机虽然动态范围不如人眼，然而它的曝光时间可以远远超过人眼——毕竟人眼最多只有1/24秒的曝光时间，这就使它能够捕捉到人眼根本看不到的暗弱光线，例如笔者用相机曝光30秒拍到的星空照片：
就记录下暗至10等的暗弱恒星，这是人眼根本看不到的。如果月面上的摄影器材也用这样的参数来拍照，拍星星是没有任何问题的，当然，如果画面里同时还包含了月面上的物体，那么它很大概率已经亮到发白了。
（完）
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