1. 首頁 > 生活百科 >

把太陽當放大鏡用？只要方法得當，100光年外的行星也能看得清

光沿直線傳播，這是我們初中的時候就要學到的物理知識。在生活中，這種原理也被廣泛使用。
不過，愛因斯坦告訴我們：在宇宙中，物理原理和地球上有些不同，光也是會“急轉彎”的。
當然，這個說法也不是非常嚴謹。根據愛因斯坦的理論：光還是沿直線傳播的，不過時空是可以扭曲的，因此看起來就像是光可以轉彎了。就比如你在一張紙上畫了一條直線，當你把紙卷起來，原本的直線看起來就像是曲線了。
把太陽當放大鏡用？只要方法得當，100光年外的行星也能看得清
文章插圖

那么，時空這張“紙”，在什么情況下會扭曲呢？那就是質量，而且是非常大的質量，至少是天體級別的質量才行。在這樣巨大的質量下，引力的作用也會非常明顯，因此也可以說是引力會導致時空的扭曲。當一束光在路過某個巨大質量的天體時，會因為那里的時空扭曲而拐彎，這在天文學上叫做“引力透鏡效應”。
這個現象是非常有趣的，和走“貓步”的光線一樣，腦筋會急轉彎的光線同樣也有很大的應用意義，那就是把天體當放大鏡用。
我們知道，所謂的放大鏡，也就是凸透鏡，可以讓比較小的物體通過光傳播到鏡片上，在折射后平行傳播到觀察者的眼睛里，實現對物體的放大。就像下面這張圖，右邊的物體被放大，傳播給觀察者。
把太陽當放大鏡用？只要方法得當，100光年外的行星也能看得清
文章插圖

聰明的讀者已經發現：所謂的折射，不就是拐彎嗎！
沒錯，就是這個意思，聰明！
把太陽當放大鏡用？只要方法得當，100光年外的行星也能看得清
文章插圖

在宇宙中，那些巨大的天體就像是一塊凸透鏡，可以讓光線拐彎。唯一的不同是，這些天體自身可以遮擋視線，并不是透明的。因此，在以前，我們通常是利用這個原理，觀測躲在那些天體后面的宇宙空間。
把太陽當放大鏡用？只要方法得當，100光年外的行星也能看得清
文章插圖

不過，只要是方法得當，我們不僅可以觀測到隱匿的天體，還可以把這些天體身后的宇宙空間放大，真正起到放大鏡的作用。
所謂近水樓臺先得月，最有可能被我們借助的，那就是太陽了。我們的太陽擁有著2000億億億噸的質量，雖然在宇宙天體中不算什么，但足夠對光線進行干擾，讓我們加以利用。因此，科學家們提出了太陽引力透鏡（SGL）的設想，借助太陽來尋找系外行星、并且探測其宜居程度。
當然，任何的放大鏡，想要達到良好的放大效果，也是有條件的，那就是觀察者要處于放大鏡的焦距附近。那么，如果把太陽當做放大鏡，它的焦距在哪呢？科學家們計算了一下，結果大概是550個天文單位。1個天文單位就是地球到太陽的距離——1.5億公里，也就是說，太陽的焦距落在了差不多825億公里以外！
要知道，冥王星距離太陽最遠也不過74億公里。也就是說，如果想真正利用太陽作為放大鏡觀測宇宙，我們要在比冥王星還遠10倍的地方安置探測器。
把太陽當放大鏡用？只要方法得當，100光年外的行星也能看得清
文章插圖

不過，遠總歸有遠的好處。首先，在這個位置，探測器圍繞太陽的公轉周期將超過1萬年。這樣一來，它在至少一年的時間里觀測的天宇都基本屬于同一個位置，可以觀測得更加清晰、穩定。
其次，這個焦點的位置可以達到極好的觀測效果。有人做過計算，在這里觀測100光年以內的天體，最高可以達到數千米級的分辨率，這樣的分辨率可以清晰地看到一顆行星的表面地形，遠比現在科學家們只能通過光譜或者其他方法通過計算來推測其表面狀況要直觀得多。
想一想，如果我們看遠在數百萬億公里外的行星，還能看清它們的地形地貌，那是一件多爽的事！
據專業人士介紹，人類的觀測技術已經符合SGL的需求，唯一需要解決的，就是動力問題。
尷尬的是，人類目前發射的最遠的航天器旅行者1號，在1977年發射，經過了42年的飛行，目前也只飛出去211億公里（截至2019年10月3日）。所以，人類要怎樣把探測器送到這么遠，也是一個重要的問題。
把太陽當放大鏡用？只要方法得當，100光年外的行星也能看得清
文章插圖

目前看來，比較可行的方法就是太陽帆了。太陽帆技術我們提到過，是利用太陽光的光壓來推動航天器，不僅能量源源不斷，而且速度極快。雖然目前的太陽帆技術還不成熟，但據推測，這種航天器飛到太陽的焦點處大概只需要30年，比旅行者1號快得多。
除此之外，核動力也是目前最可行、也比較成熟的技術。目前，NASA的相關科學家已經把申請遞交給國會，但是他們對國會的審批并不持樂觀態度。畢竟，這個方案成本非常高，而且仍然比較復雜，萬一失敗，實在是得不償失，所以不必抱太大希望。

推薦閱讀