“繽紛”深空

陳若穎

大家在用肉眼或望遠(yuǎn)鏡觀測星云的時候，可能會有這樣的疑問：為什么圖片上的星云看起來如此絢麗，但我們用肉眼看到的卻是灰蒙蒙一片？

要解答這個問題，我們要從“科學(xué)修片”說起。

人眼與相機

人的眼球中有兩種感知光線的細(xì)胞，分別為視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞。視錐細(xì)胞負(fù)責(zé)感知強光和顏色，主要在明亮的環(huán)境中起作用;而視桿細(xì)胞則負(fù)責(zé)感受弱光的刺激，它對光線的強弱變化十分敏感，但對顏色就沒有那么強的辨別能力了。我們在觀測暗淡星云時，眼睛會調(diào)動對弱光敏感而對顏色不太敏感的視桿細(xì)胞，所以我們看到的星云大多都是灰蒙蒙的。

那照片中的星云為什么五顏六色呢？這就要說說人眼中專門負(fù)責(zé)感知色彩的視錐細(xì)胞了！我們知道，光有三原色，分別是紅色、綠色和藍(lán)色。這三種顏色通過一定比例的混合，可以產(chǎn)生我們所能看到的所有顏色。人眼中的視錐細(xì)胞也有三種，分別與紅、綠、藍(lán)三種顏色的光對應(yīng)。

當(dāng)人眼受到光線的刺激后，三種視錐細(xì)胞會分別將各種顏色的信息傳遞給大腦，大腦再經(jīng)過綜合處理，形成我們所看到的不同顏色的物體。我們?nèi)粘Ｋ褂玫牟噬娨暀C和彩色照相機，也都是利用這個原理生成彩色圖像的。以彩色照相機為例，它不是直接記錄所有顏色，而是模仿人眼對色彩的感知，設(shè)計了一個名叫“拜耳陣列”的傳感器，上面有用于記錄紅色、綠色和藍(lán)色信息的小格子。這些格子在記錄物體的三種色彩信息后，可將信息傳輸給系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動通過一種特殊的插值計算把三種顏色綜合起來，獲得與我們用肉眼所見相似的圖像顏色。

天文照片的顏色

天文學(xué)中也是利用類似的原理來拍攝星云照片的。但因為普通彩色相機在進(jìn)行插值計算時，會損失一小部分的細(xì)節(jié)，這恰恰與十分追求圖片細(xì)節(jié)的天文攝影背道而馳。機智的天文學(xué)家想出了一個特殊的方法：他們設(shè)計出四種專門的濾鏡，一種用來接收所有可見光，剩下三種分別用于接收紅、綠、藍(lán)三種光。這四種濾鏡分別為L（light）濾鏡、R（Red）濾鏡、G（Green）濾鏡和B（Blue）濾鏡。

在拍攝天體照片時，我們可以在四臺黑白相機前分別放置這四種濾鏡，然后同時記錄下星云在各個波段發(fā)出的不同強度的光，最后再通過電腦把四張照片合成一張。這樣把一臺相機拆分成多臺，雖然多了一些步驟，但卻能讓濾鏡所接收的每道光都能被記錄到圖像上。利用LRGB濾鏡拍攝出來的照片，是全可見光波段下的照片，所以又叫真彩照片或?qū)拵д掌?p>

不過，因為發(fā)射星云的主要發(fā)射線往往為氫原子的紅色發(fā)射線，其真彩照片通常千篇一律，所以為了表示星云的元素分布，就需要人為給星云上色。例如，發(fā)射星云中主要是氫（H）、硫（S）和氧（O）這三種元素在輻射光波，因此在拍攝發(fā)射星云時，為了獲得這三種元素在星云中的分布情況，天文學(xué)家們就需要使用HSO濾鏡來拍攝。

但大家看下圖HSO濾鏡的透光率就會發(fā)現(xiàn)，氫元素和硫元素所發(fā)出的光波都在紅色光的范圍內(nèi)。為了體現(xiàn)各種元素在星云結(jié)構(gòu)中的細(xì)微差別，一般情況下，天文學(xué)家們會在后期分別用藍(lán)色、綠色和紅色表示氧、氫和硫元素所發(fā)出的不同的光，最終合成一張與肉眼所見顏色不同的照片。不僅如此，如果有天體發(fā)出的光波在紅外線、紫外線等波段，后期科學(xué)家們也會給這些光波賦予紅、綠、藍(lán)三種顏色，以表示不同物質(zhì)的差別。這種后期“人為上色”的照片就叫作偽彩色照片，這類照片通常會在說明中標(biāo)注出每種顏色所代表的不同物質(zhì)。

天文攝影所用的濾鏡千變?nèi)f化，不僅僅是LRGB和HSO兩種組合，拍攝者可憑經(jīng)驗選擇適當(dāng)?shù)臑V鏡進(jìn)行組合，拍攝出最能體現(xiàn)天體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的照片。我們可以說，天文攝影重新定義了顏色。以后，我們再觀測深空天體時，再也不會埋怨天體“表里不一”了！