神話果然都是騙人的！天文美圖如此絢麗，我只想看你「素顏」

我們都被宇宙震撼過。比如美國航空航天局（NASA）卡西尼號近日發回的傑作：史上最清晰土衛六照片。

回想年少時切身體驗「寄蜉蝣於天地，渺滄海之一粟」的那種顫慄，多半是我們第一次看見哈勃望遠鏡拍攝的「創生之柱」或者「上帝之眼」吧？絢麗的天體在無垠的時間與空間中令人敬畏地創生並毀滅著，相比之下，我們小小的人世又是多麼偶然而幸運的存在？很多人甚至由此重塑了三觀，改變了人生軌跡呢。

創生之柱，圖片來自NASA官網。

隨閱歷漸長，你也許已經知道，那些奇幻的天體照片，很多都經過美化。雖然不會像網紅那樣PS出大長腿和蛇精臉，但上個色，調個亮，為面目不一的天體搞出個曠世美顏，像不像美圖秀秀？你也許還會有些幻滅感：神話果然都是騙人的！天文學家為什麼要這麼做？誘騙中二少年嗎？

言重了。

天文圖片的上色有一套嚴格的流程，能透露出不少科學信息。而將天體呈現得更美，更有直觀的吸引力，也是別具特殊意義。

天體照片顏色真偽如何

天體照片有很多種：除了上述那些奼紫嫣紅的NASA圖，還有愛好者在野外拍的燦爛星空，還有探測器在火星上攝的灰暗地貌，它們總是真實的顏色吧？

還是不一定。

「顏色是什麼？」「真實是什麼？」——這可是哲學問題。

我們知道，有些天體輻射電磁波，類似光源；有些天體不輻射，但會反射、散射或吸收其它天體的電磁波。電磁波譜可分為紅外、紫外、X光、伽馬射線等波段，只有很窄的一個波段是可見光，可被人類視覺系統感知為各種顏色。

如果物理地客觀地界定，天文學家會根據天體在不同波段的輻射強度，計算出它的顏色指數，這樣顏色就只是個數字，無法被感知。

如果生理地主觀地界定，即使相同的可見光，被感知的顏色也可能因為視錯覺而不同；即使同一個物體，被感知的顏色也可能因為不同條件或背景而時時不同。

圖中兩個圓形客觀上是相同的橙色，主觀上看來則不同。圖片來自wiki百科。

那麼，當顏色要被呈現在照片上，到底什麼才是我們痴求的真實呢？

所以，專業天文圖片處理者通常認為「真色」「假色」，甚至「偽色」等說法容易誤導，更傾向於使用的術語是「自然色」「代表色」和「增強色」。

哈勃望遠鏡有數十種濾鏡

自然色的界定很寬泛，大致指如果可以較近距離地觀察天體，人類肉眼會感知到的顏色。它接近常識理解的「真色」。火星探測器的平移攝像機拍的有些就是自然色。

火星探測器拍攝的石頭山。圖片來自https://www.universetoday.com。

星野攝影愛好者拍攝的則不盡然，因為很多天體離地球太遠了：星際空間並非完全真空，雖然星際塵埃等只佔其1%，但也會吸收並散射天體的光，這叫做星際消光。

消光與波長成反比，換言之，藍光比紅光被削弱得更多，所以在地球上拍攝時，太遠的天體會顯得比它真實的顏色更紅，這叫作星際紅化。再加上大氣層，拍攝結果就更紅了。

此外，自然色也並不都是直接拍出來的。

哈勃望遠鏡在可見光波段直接拍的都是黑白照片，但在後期處理中，要通過不同的濾鏡。濾鏡就像單色的玻璃窗，可以把其它顏色的光過濾掉。經過紅綠藍三種濾鏡的黑白照片，配上相應的單色，最終合成出的圖片，正是如果人類視力和哈勃一樣發達時，會感知到的自然色。

如此說來，哪些是真，哪些是假，怎麼能一兩句話就判斷得了呢？

代表色是為了體現來自天體的不可見的電磁波而人為分配的顏色。它接近常識理解的「假色」，因為紅外線、紫外線之類人類是看不見的，哪裡來的顏色？然而，大量的天文學數據（如天體的化學構成）恰恰包含在這些不可見的信號里。

我們做年終總結PPT時會把數字化的工作業績做成各種餅狀圖階梯圖，再配上醒目的顏色，以便觀眾們迅速心領神會。對於天文學家來說，為了讓公眾（包括同行）對於自己的工作業績迅速心領神會，讓數據更直觀，給不可見的電磁波配上顏色不也很自然嗎？

上代表色的方法很多。比如哈勃望遠鏡在不同波段拍攝，讓紫外光通過深紫色濾鏡，紅外光通過深紅色濾鏡，可見光通過各色濾鏡等等，最終把配上單色的圖片合成起來。

增強色則是為突顯天體在可見光波段的某些結構細節而人為分配的顏色。它類似常識理解的「偽色」，因為天體的這些結構細節本來有顏色，但顏色太相近，為了更醒目地區分，就要給它們配上其它顏色。

比如「上帝之眼」中的氧原子、氫原子和氮離子，都發出程度相近的紅色，為了區分，哈勃望遠鏡在通過濾鏡後，人為地給氧原子的光配了藍色、氫配了紅色、氮配了綠色，最終合成。

事實上，哈勃望遠鏡有數十種濾鏡，為地面的著色專家提供了極多的可能性，可以根據不同目的，人為凸顯各種特徵，讓照片在視覺上更迷人。

「美圖秀秀」兼顧學術倫理和科學傳播

對於NASA公關部門長年發布這種視覺上太過迷人的天體圖片，媒體上確實不乏抗議之聲。

不過，這件事也不能全怪NASA。早在19世紀末，美國加州的天文學家與刻印工就報紙雜誌呈現天文圖片時的「美化」問題有過協商、定過標準。刻印工會故意把天空暗化，讓星星華麗登場，以奪眼球，而天文學家覺得，美化過了頭，簡直太假了！由此可見，美圖秀秀不是軟體，而是一種精神，從有公共傳播的那天就存在。

後來，科學家們也學乖了，在行業標準內美化天文圖片，並對美化過程輔以必要說明，不但有利於公眾科普、資金申請，還有利於爭取人才、增強團隊競爭力。哈佛大學設立了一個機構，叫作「美學與天文」，就是專門研究天文圖片的色彩、尺寸和說明文字怎樣在科學傳播中影響公眾心理的。其研究表明，公眾並沒那麼容易上當，還是蠻能分清美和真的。

有人說，現代天文學的大廈有一部分要歸功於天文美圖。還有人說，美國學界近百年來不遺餘力地推廣天文美圖，把太空呈現得像淘金潮時期的西部一樣豐饒誘人，是頗有意識形態野心呢。這正如加州理工學院的天文學家斯里·庫爾卡尼（Shri Kulkarni）所言：

「Big science requires big publicity（大科學，要求大宣傳）。」

註：文中圖片除註明外均來自網路

編輯：朱麗

審核：管晶晶

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