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中國的楊利偉和美國的賽爾南，在太空看長城產(chǎn)生兩種不同的結(jié)果，原因可能就在于他們的視力和運氣的不同
-文/劉曉軍 原題：太空中真的看不到長城？
歐洲航天局一次不算太尋常的“認(rèn)錯”，讓人們重新開始對“太空中能不能看到長城”這一話題發(fā)生興趣。
5月19日，歐洲航天局承認(rèn)他們于5月11日發(fā)表的一張從太空中拍攝到的“長城”衛(wèi)星照，其實只是一條流向北京東北地區(qū)密云水庫的河流。更正的主要動因是一些學(xué)者，包括來自復(fù)旦大學(xué)的地理學(xué)教授滿志敏的質(zhì)疑。
歐航局在官方網(wǎng)站上表示，造成這樣的錯誤，是因為他們在向公眾公布這張照片之前沒有進行合理的調(diào)查。
實際上，這張照片和歐航局的“認(rèn)錯”對于“太空中能不能看到長城”這個問題都毫無意義，因為衛(wèi)星負(fù)載的光學(xué)儀器拍攝長城和人眼看長城完全是兩碼事。據(jù)滿志敏介紹，用衛(wèi)星看到長城并不是新鮮事，比如美國的Quickbird商用衛(wèi)星負(fù)載的光學(xué)儀器，其分辨率在1米以下，曾經(jīng)在450公里高空拍長城照片，連城垛和烽火臺都清晰可見。
為什么看不到長城？
與楊利偉不假思索地回答“沒有看到長城”相比，美國航天員賽爾南3月在新加坡的聲明同樣堅決：他可以在太空160～320公里高度用肉眼看見長城。
從科學(xué)角度上說，100個甚至10000個人沒有看見長城，也不能證明其他人真的不能看見長城；而只要有1個以上的人真正看到了長城，就可以證明人可以看到長城(一個科學(xué)的結(jié)論必須可以在實驗中再現(xiàn)，但不必每一次都再現(xiàn))。可惜的是，航天員本來就是小眾，他們上天的任務(wù)又不是為了看長城，導(dǎo)致了這個“實驗”很少被重復(fù)，對這個問題感興趣的人也只好紙上談兵。
本來，軍方有關(guān)專家對人眼遠(yuǎn)距離識別問題研究了百年以上，是最適于從理論上正確解釋這個問題的人；軍方教科書中也有很多相關(guān)知識介紹。但由于眾所周知的原因，軍方專家一直沒有出面解釋，軍方教科書也不能公之于眾。
從理論推測而得出“太空中看不到長城”的代表人物是中國科技館館長王渝生。他的依據(jù)是：人眼分辨率的張角(眼睛的分辨率指眼睛能夠分辨兩個相鄰近的點或線的能力，通常以剛能被分開的兩點或兩線對眼睛瞳孔中心的張角來表示)是6分，即0.1度，也就是圓周的1／3600。航天器通常的飛行高度是300～400公里，假設(shè)在較近的300公里高度，并以此為半徑畫一個圓，周長約1800公里。那么，肉眼在300公里高空能夠看到的圓周應(yīng)為1800000米×1／3600＝500米，也就是說，只有長寬都能達到500米的物體才能在人眼中表現(xiàn)為一個點，從而被人看見。
而長城的寬度僅在10米左右，照此方法推斷，僅靠肉眼，在20公里的高度就很難將它分辨出來，在36公里的高度，長城就會從我們的視線內(nèi)消失。
看不清不等于看不見
但問題并沒有那么簡單。
按照王渝生“看不見長城”的理論，在較近的300公里高度，只有長寬都能達到500米的物體才能在人眼中表現(xiàn)為一個點，從而被人看見。根據(jù)幾何中相似三角形的原理類推，王渝生的“理論”意味著，在3米高度，只有長寬都能達到5毫米的物體才能在人眼中表現(xiàn)為一個點，從而被人看見。進一步類推，也就是說，高個的人低下頭，幾乎看不見地面的米粒，顯然這個理論和生活實踐相去太遠(yuǎn)。
其實，所謂“分辨率”，簡單地說也就是平時人們熟悉的“視力”。每個人的視力是不同的，人們看不清視力表上超出自己視力的那幾行小字母的方向，也就是無法分辨那幾行小字母內(nèi)兩個相鄰近的點或線，但確實可以看到小字母模糊的影子，也可以看見視力表周圍方框的細(xì)線。
所以，看不清不等于看不見。在王渝生前面一段話基礎(chǔ)上正確的推論應(yīng)該是，航天器的飛行高度假設(shè)在300公里，地面上只有間隔達到500米的兩個物體才能在人眼中分開，而長城的寬度僅在10米左右，所以人眼不可能分清長城的兩道墻垛，但這不等于“看不見長城”。
亮度更重要
有一本公開的軍事科學(xué)專著——《戰(zhàn)場武器系統(tǒng)與技術(shù)》，由中國軍事科學(xué)出版社出版，原主編是英國皇家軍事科技學(xué)院的軍事研究部部長杰弗里·李，所有作者均為該學(xué)院各學(xué)科專家、教授。
這本專著相關(guān)部分理論指出，能否看到物體與光線夾角無關(guān)，僅僅與光量有關(guān)。所以只要一個物體發(fā)出足夠亮度的光，就可以被看見。
年歲大一點的人可能還記得30多年前全國人民觀看中國第一顆衛(wèi)星從頭頂飛過的故事，那一顆衛(wèi)星軌道近地點高度439公里，但它只有約一米直徑，距離“500米大小的物體”很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，但當(dāng)時全國人民在地面上的確都看到了衛(wèi)星，這是因為，它和周圍夜空相比，亮度突出。
實踐也可以證明上述理論。直到現(xiàn)在，用小于手掌的鏡子反射陽光仍是召喚空中飛機的有效工具之一。抗戰(zhàn)時大批漢奸就是用小鏡子反射陽光給日本戰(zhàn)機上的飛行員指示目標(biāo)，轟炸用先進德國武器裝備起來的國民黨軍隊，使國民黨軍隊本來性能優(yōu)于日本的德制、美制武器裝備大量被炸毀在地面。今天，小鏡子仍是飛行員跳傘后、船員棄船后召喚空中飛機救生的簡易聯(lián)絡(luò)工具之一。
夜間，在客機上我們可以看到十幾公里甚至幾十公里外的一盞孤燈，還可以輕易地發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的無數(shù)顆星星。小鏡子、孤燈和星星在人眼中所成的視角遠(yuǎn)小于0.01度，遠(yuǎn)小于前文所述人眼分辨率的張角極限，即0.1度，小到我們甚至可以把它們看作點。顯然，看到小鏡子、孤燈和星星并不是因為它們的張角達到了人眼的分辨要求，而是因為它有足夠亮度，并與周圍的背景形成了一定的反差。
線狀物更顯眼
大約從第一次世界大戰(zhàn)開始，軍事教科書就強調(diào)這樣一個事實：肉眼觀察一個點和一條線的極限距離是截然不同的。所以在90年前，發(fā)達國家軍隊就逐步開始采用不同的色塊，分割細(xì)長的武器裝備，特別是長度超過百米的戰(zhàn)艦，以免被對手遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)，發(fā)展到今天這就是各國軍隊普遍采用的“迷彩”。
每個人可以親自做一個簡單的小試驗，剪下一長段黑色頭發(fā)，拿在手里完全豎過來看它的斷面，這時多數(shù)人都無法看到它，說明暗的點狀目標(biāo)不易被發(fā)現(xiàn)。但當(dāng)你把手中的頭發(fā)橫過來，這時你就能看到頭發(fā)。如果把一根黑頭發(fā)橫粘在2米外的白墻上，多數(shù)人都可以看到它，有人甚至可以勉強看到橫粘在4米外的白墻上的頭發(fā)，和粘在6米外窗戶玻璃上，以藍(lán)天為背景的頭發(fā)。
晴朗的夏日中午，如果運氣好，同時你或同伴視力正常，可以看到200米至500米外屋頂上和田野上空懸掛的細(xì)細(xì)的電線，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越有關(guān)張角小于0.1度的物體人眼看不見的理論。同時我們卻看不見同等距離上的一只大得多的麻雀，證明人眼對線條的觀察距離確實比點狀物大得多。
人頭發(fā)的粗細(xì)在0.05～0.08毫米之間，以上述2米外看到頭發(fā)的試驗結(jié)果從理論上推算，正常人眼至少在200米距離可以看到5～8毫米的細(xì)線，在200公里距離可以看到5～8米寬度的線狀物。而長城正是線狀目標(biāo)。
太空看長城依然難
當(dāng)然，地面對地面觀察的結(jié)果不能簡單地作為天、地之間觀察的依據(jù)，天和地之間還隔著大氣層。大氣湍流使天、地間觀察時目標(biāo)發(fā)生輕微抖動。另外，飛船對地觀察時對比度及觀察結(jié)果還受很多氣候和環(huán)境條件影響。例如空氣污染、沙塵暴和雨、雪、云、霧都嚴(yán)重妨礙觀察。太陽角度以及植被季節(jié)亮度變化也同樣嚴(yán)重影響對比度及觀察結(jié)果。
不同的人觀察目標(biāo)的能力也有巨大差異。例如部分鄉(xiāng)村小孩發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處小鳥的能力比城市小孩強得多；一些飛行員長期在空中和機場上遠(yuǎn)距離觀察，結(jié)果變成視力超常的“遠(yuǎn)視眼”，遠(yuǎn)距離觀察能力非常人可比。
從這些因素來看，美國航天員賽爾南在160公里高度看到長城，以及楊立偉沒有看到長城都是可能的，都很正常。
賽爾南上太空是30多年前的事，那時空氣污染還不嚴(yán)重，能見度良好；或許他眼睛很好，沒有被長期航天員學(xué)習(xí)傷了視力；又沒有遇到沙塵暴和雨雪云霧；另外飛船位置、太陽角度以及季節(jié)植被亮度也許恰好適合觀察長城；同時賽爾南160公里的最低軌道高度比楊立偉的343公里低了許多，自然觀察地面也更清晰。而楊立偉上天是在秋季，地面一片風(fēng)塵，陽光暗淡，地面對比度不好，在高軌道飛船上看不到長城完全屬于正常。-
(來源：《中國新聞周刊》 本文作者為軍事科普作家)
