在各種天文照片里，我們都看到過色彩繽紛的星云，絢麗奪目，美不勝收，大家可能都會想，要是能親眼看看它們該是多么美好的事情！但有一個殘酷的事實：在目視天文觀測里，星云是沒有顏色的……這是天文觀測里眾所周知的事實：目視觀測無法看到彩色的星云，要看見彩色的星云，只能通過長時間曝光的天文攝影實現。

（馬頭星云，圖源：astroarts.co.jp）

彩色的星云是如何獲得的？

首先要澄清一個事實：星云是有顏色的！我曾經不止一次看到天文愛好者聲稱星云的顏色都是后期加上的，星云本身是沒有顏色的。這種觀點是錯誤的，不過前半句在一定程度上確實是事實，因為天文攝影為了增加對比度，獲得更多細節，拍攝時往往選擇用單色數字感光器進行拍攝，在后期處理時再加上顏色。

（昴星團，圖源：forum.astronomie.de）

當然也有通過不同濾鏡拍攝不同波長的單色圖像后賦色合成的照片，比如目前最先進的太空光學望遠鏡——位于日地第二拉格朗日點的韋伯太空望遠鏡，就通過多個不同的濾鏡分別對同一天區進行拍攝，然后通過對每個波長的濾鏡拍攝的照片進行賦色后，合成出色彩斑斕的彩色圖片。下面這張韋伯拍攝的創生之柱，就是通過6個不同波長的濾鏡同時拍攝后，按照短波到長波——紫色到紅色的可見光顏色規則進行賦色后合成的，這種多濾鏡賦色的照片色彩更為真實自然。

（創生之柱，圖源：NASA）

雖然天文攝影通常都采用黑白拍攝，但這不代表星云本身就沒有顏色了，實際上通過長時間的曝光和多張合成等手段，完全可以直接用彩色相機拍攝出彩色的星云，而不需要后期賦色。比如很多天文愛好者就直接用全彩相機拍攝過彩色的獵戶座大星云。

（獵戶座大星云，圖源：forthimage.co.uk）

為何看不見彩色的星云？——視覺原理簡析

那么問題來了，既然星云是有顏色的，為什么我們看不見？這就要從人眼視覺原理說起。我們的眼睛視網膜上分布著許多的感光細胞，這些感光細胞在感受到光刺激后，會產生電信號，通過視神經傳遞到大腦的視覺中樞，經大腦處理后形成視覺。

（視覺系統 ，圖源anatomy-medicine.com）

感光細胞主要分兩種，一種是視錐細胞，一種是視桿細胞。其中視錐細胞又有三種，它們分別對三種不同波長的光刺激敏感，而這三種敏感波長就分別對應了紅、綠、藍三種視覺顏色，三種視錐細胞接收的電信號就會被大腦處理成這三種不同顏色，最終合成一個彩色的圖像。可以說我們平常看到的絕大部分圖像都是通過視錐細胞獲得的，它的分布在眼球焦點的視網膜黃斑區特別中央凹附近尤為密集。

（視錐細胞敏感波長）

視錐細胞雖好，但它有個致命缺陷：需要有足夠的光強才能產生反應！故此在光線較為昏暗的環境，它就不起作用了，而此時，視覺任務就交到了視桿細胞手上。視桿細胞的感光能力就要比視錐細胞好太多了，它甚至能感應到單個光子！感光能力超強的同時，它的數量多達1億2千萬個，是視錐細胞總數的18倍！簡直強到離譜，這使我們即使在較為黑暗的環境中依然能保持視覺。

然而上帝在給你打開一道門的同時，也會給你關上一扇窗，視桿細胞也有它的致命弱點，第一個不那么致命的弱點是：它只有一種，這意味著它無法像擁有三種的視錐細胞一樣分辨顏色……還有一個更致命的弱點是雖然它的數量很多，但它在視力最好的視網膜黃斑區中央凹附近幾乎沒有分布，這大大影響了它的視力表現，因此我們在弱光環境下特別是視錐細胞罷工的情況下，視力要遠低于強光環境。

簡單了解了我們的視覺系統后，現在可以來解釋為什么看不到彩色的星云了：因為它們的光太弱了……我們的視錐細胞無法感光，在視桿細胞的成像下，它們失去了色彩，成為一片灰白色的“云”。

（獵戶座大星云，圖源：taf-astro.no）

內容預告：通過大口徑的天文望遠鏡可以看見彩色的星云嗎？

下一篇文章，我們來分析一下通過大口徑的天文望遠鏡是否看見彩色的星云這樣一個問題，有興趣的同學請關注閱讀。

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