天文學(xué)偵探系列——照片中的線索

于洵

天文學(xué)是一門(mén)古老的科學(xué)，同時(shí)是一個(gè)清新脫俗的學(xué)科。除了帶我們深度體驗(yàn)美麗的星空，天文學(xué)還能幫我們還原各種時(shí)間真相。

就在前不久，小于老師在北京天文館充當(dāng)了一段時(shí)間的公益講解員，正巧趕上當(dāng)時(shí)舉辦天文攝影展，在眾多攝影作品中，小于老師發(fā)現(xiàn)了這樣一張照片：

作為一張?zhí)煳恼掌?，上圖可謂藝術(shù)與科學(xué)的完美融合。然而有些同學(xué)覺(jué)得這張唯美的照片并不是真實(shí)拍攝的，而是藝術(shù)家加工“繪制”而成。

然而，根據(jù)小于老師的考證，這張照片是法國(guó)天文攝影師Laurent Laveder主題攝影“月亮游戲”當(dāng)中最為出名的一幅。所以，照片絕對(duì)是真實(shí)拍攝的。

那這么唯美的照片是如何拍攝出來(lái)的呢？我們?nèi)绾尾拍苓€原照片拍攝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的情景呢？

現(xiàn)在我們就用天文學(xué)方法來(lái)推測(cè)一下當(dāng)時(shí)的拍攝現(xiàn)場(chǎng)到底是什么樣的吧。

推理

這張美麗的照片之所以能夠艷驚四座，主要是因?yàn)楫?huà)框中的月亮看起來(lái)是如此的飽滿、巨大，比旁邊模特的頭還要大很多。然而我們一般使用照相機(jī)拍攝的滿月是很小的，甚至在拍照時(shí)，一根手指頭就能將其擋住。

那么在藝術(shù)家Laurent Laveder的照片中為何月亮能呈現(xiàn)得如此巨大？其實(shí)道理很簡(jiǎn)單，甚至我們?cè)诿佬g(shù)課上都學(xué)過(guò)這個(gè)原理——近大遠(yuǎn)小。景物距離我們?cè)浇?，看起?lái)自然越大。但是我們知道，憑人類(lèi)的力量很難讓月亮靠近我們。那么攝影師到底是怎么拍出來(lái)的呢？

用名偵探柯南經(jīng)常掛在嘴邊的一句話說(shuō)：“把絕對(duì)不可能的情形排除之后，剩下的就一定是真相?！蹦敲矗屧铝量雌饋?lái)更大只剩下一個(gè)方法——把照片中的人變??！

我們沒(méi)有哆啦A夢(mèng)的“放大縮小光線槍”，所以人當(dāng)然不可能真的縮小，那么該如何讓人看起來(lái)更小呢？當(dāng)然還是用近大遠(yuǎn)小的原理，讓模特退得距離攝影師遠(yuǎn)一些就可以了。

下面就是技術(shù)時(shí)間了，我們要根據(jù)照片中的線索還原一下當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)算一下模特到底退到了距離攝影師多遠(yuǎn)的地方。

線索

首先，作為“科學(xué)偵探”，我們當(dāng)然要有一些最基本的常識(shí)，例如在地球上看月亮到底有“多大”。在天文學(xué)上，一個(gè)天體（如太陽(yáng)、月亮、彗星、行星、星系）的視覺(jué)大小，我們一般用角度來(lái)表示。以太陽(yáng)和月亮為例，稍有天文學(xué)常識(shí)的人都會(huì)知道，太陽(yáng)的體積要比月亮大很多，然而太陽(yáng)距離我們遙遠(yuǎn)得多，因?yàn)閷?duì)過(guò)于遙遠(yuǎn)的物體我們的眼睛只能讀取“角度信息”，所以太陽(yáng)和月亮從地球上看起來(lái)個(gè)頭兒差不多。

現(xiàn)場(chǎng)還原

根據(jù)天文常識(shí)，我們知道月亮在天空中的視直徑大概是0.5。，從照片上我們可以測(cè)量出模特的高度大概是月亮直徑的5倍左右，也就是2.5。，再根據(jù)歐洲人的平均身高1.75米，我們可以畫(huà)出如下的示意圖。

這樣，這個(gè)“案件”一下子就變成了一個(gè)簡(jiǎn)單的三角函數(shù)問(wèn)題，我們?cè)谶@個(gè)事件中的重點(diǎn)偵破對(duì)象“距離X”，就是我們要求得的直角三角形一條直角邊的長(zhǎng)度。

至此，我們終于還原了拍攝這張照片時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)全貌，模特站在月亮的方向，距離攝影師約40米遠(yuǎn)。

如果我們也有單反相機(jī)和長(zhǎng)焦鏡頭酌話，找一個(gè)天氣晴朗的滿月傍晚，只要攝影技術(shù)過(guò)硬，一定也能拍出一張漂亮的照片。

小貼士：

如果你不太理解這個(gè)公式，沒(méi)關(guān)系，你下次想要拍這樣的照片時(shí)，只要用自己的身高除以tan2.5°，就可以知道你要距離攝影師多遠(yuǎn)啦！至于還沒(méi)有上中學(xué)的讀者們，如果你不理解tan（正切函數(shù)）這個(gè)概念，也沒(méi)有關(guān)系，因?yàn)橛每茖W(xué)計(jì)算器就可以算出tan2.5°≈0.043 66 ！