首页 >> 我是Dr. You >> 问题 >> 文章

[Dr.YOU第59期]坐井观星Comments>>

发表于 2010-05-18 09:13 | Tags 标签:, ,

有时候,就像为了在白天观察星辰,我们必须下到井底一样,为了了解真理,我们就必须沉降到痛苦的底层。” --哈维尔 《无权者的权力 ——纪念扬·巴托契卡》

本期我们的问题来自松下问答论坛的Thyme (https://songshuhui.net/forum/viewthread.php?tid=10208&extra=&page=1),在动画片《鬼妈妈》中小男孩对小女孩说如果掉到那口深井里,大白天能看到满天繁星。这是真的吗? 不少实验党纷纷回帖给出了否定的答案,这是否因为我们日常生活中的井不够深呢?Dr.Who想知道的就是:在一口足够深的井底,大白天能看到星星吗?

本期问题的来信截止期为5月30日晚12点。让我们期待新的Dr.You~~

新来的同学,请继续阅读什么是Dr.YOU。查阅往期内容及优胜者,请点击群博右边栏的Dr.YOU栏目。

==================== 什么是Dr. YOU ==========================

我们都曾梦想过成为万事通,就像机器猫的口袋,能应付朋友提出的所有问题;我们也曾时不时冒出古怪问题,它们中的绝大多数都未获解答,随着少年(或 成年)梦想慢慢灭掉。

事实上,由于个体知识的局限,谁都不可能真正包治所有疑难杂症。然而,在互联网时代,当我们汇聚在一起,真有可能无所不能。在这个栏目里,松鼠想和 读者们一起来打造一位真正的问不倒先生,姑且叫他Dr. YOU吧,你们中的任何一位,都有机会成为他!

别小看我们!这里绝不会出现“人一共有几颗牙齿”这样的简单知识型问题,不会有“怎么样动心脏手术”这样的专业问题,也不会出现“打呵欠会传染吗” 这样被解答过无数次的“陈词滥调”型问题,你也不要以为求助google或wiki甚至百度百科就可以获胜。我们严阵以待,琢磨出最精怪最有趣的问题,来 刁难Dr. YOU。

每两周,我们会在这里提一个问题,如果你觉得能够解答,就告诉我们吧,在这一刻,你就是所有人眼里最牛X的Dr. YOU。

规则说明:

1) 你可以在主贴下尽情讨论。但是,只有当答案超过500字(但不鼓励超过1000字),并在科学松鼠会的论坛“松鼠学堂”https://songshuhui.net/forum/forumdisplay.php?fid=15注 册并贴上答案,或者将答案发送至 DrYou@songshuhui.net,你才可能成为真正的优胜者。如果你在“松鼠学堂”发布稿件,你还有机会成为科学松鼠会的亲友团,获得直接进入 论坛“橡树大厅”版块的机会,也可以优先参加我们的各种活动

2)我们每两周的周一出题,下一周的周日晚十二点截止。优胜者将在投稿的读者中产生。你有两周的时间充分思考、寻找资料。我们将就每道问题评出一到 两位优胜者,文章的科学性与文字性都将被考虑到。获奖者会被宣布成为本轮的Dr. YOU,我们还将为他送上一份神秘礼品!

松鼠小贴士: 我们无比鼓励看到一个问题的多角度解答,例如,回答“人为什么有两个鼻孔”时,您可以考虑动用建筑学知识……你也可以结合自己的生活经验来解答。所以,不 要觉得某个问题与你的专业领域无关,或许你能给出出人意料的漂亮解答,让所有人都吃一惊!

3)答案将由Dr You编辑整理修饰,发表在科学松鼠会主页以及平面媒体上。该文字版权归科学松鼠会所有。

往期内容,请点击松鼠会主页右上栏的Dr.YOU项目查阅详情。

0
为您推荐

38 Responses to “[Dr.YOU第59期]坐井观星”

  1. 孤竹牧狼人说道:

    这个问题好~.......比前几期的好多了~.......
    前排占座~

  2. zuodd说道:

    绝不可能。我们白天看不到星星的主要原因是太阳光强烈地遮盖了星星的光,请问在足够深的井底太阳光就无法遮盖星星的光了吗?但想到这里我又有个假设,如果真实情况是太阳光是平行光,而在井底没有太阳光,或许可以看到亿万星辰中一些正好直射入井的星星的光。这井一定要足够深,可以抵消漫反射的光,现实生活中漫反射就可以造成晚上看不到星星。那星辰光或许极其微弱。但这里我又想,如果那光那么微弱的话,那与白天直接看的光有什么区别?

    • 动脑的笨蛋说道:

      白天可以看到月亮

      有的星星可能比月亮还牛一点。

  3. 雪猪说道:

    这次是周二出题的啊……

  4. 松鼠迷说道:

    不能吧,就算太阳光是平行光 ,照到大气中也会有漫反射,在井底可能只会看到井口的亮光吧

  5. zuodd说道:

    发现论坛似乎有人和我想的一样啊。太惊了。我的观点是认为井下之所以能看到的原因是太阳的平行光正好不能直射,足够深的井能规避掉漫反射,而星星无限多,总有的星星可以直射而不受到漫反射的衰减。论坛还有人说云层的衰减,我认为黑夜能看见星星其实说明了云层的衰减是有限的。不知道我的说法是不是补充和完善了论坛那位同学的看法。但似乎有先决条件,1那个井必须正对着一个有相当亮度的星发出的光2井要足够深规避掉漫反射3太阳不直射。这样这个成立。另外补充一点,在黑暗中人对光的敏感度更好也是。

  6. zuodd说道:

    这问题有意思。我想了想又觉得不可能。因为在井的上空有灰尘和云层,一样会把本来由于是平行光不直射进井底的阳光以直射的角度反射进入井底。于是剩下一个问题,依靠云层和灰尘的反射产生可以直射的阳光和正好直射但要经历云层和灰尘的星光,其中星光能被感受到吗?但毫无疑问的一点是,深井确实可以增强星光。

    • MILESJ说道:

      同意,如果能看到星光,那么灰尘在白天和晚上的月亮本质上是一样的,灰尘甚至组成了星云的样子,让你难以分辨星星,还是灰尘。

      • MILESJ说道:

        与其说挖口深井,还不如说建个烟囱直插云霄之外,这样肯定能排除灰尘、水滴、冰粒、飞机、小鸟、卫星(这些由于距离因素连成一片)等等之类的干扰。

  7. Liliana说道:

    我觉得在井底与在外面并不会有太大不同吧…毕竟真正的平行光是没有的。也许井足够深可以过滤掉过强的太阳光…只是星光太暗了吧。

    • MILESJ说道:

      昨晚我也在思考这个问题,如果说经过深井过滤,只剩下平行光,那么是不是意味着我们平时只能看到眼球瞳孔大小的物体,而实际上我们看到了比我们眼球大的物体,这些物体的边缘的光进入我们的眼球是有一定角度的。

      把光的来源放大到原子级,那么不管物品表面如何粗糙,其实不存在“漫反射”这个词,“漫反射”只是我们对宏观感觉下的定义,它只是一种思想定义,不是光真实的样子。所有不存在过滤漫反射的说法,光只是在传播的路上被逐渐衰减了。深井看到的天空应该和在PS上的进行变暗曲线调节相似,会凸显比较亮的点。

  8. 空间端点说道:

    需要满足以下两个条件:足够深的井中,井口的角直径已经相当小(否则无法避掉日光散射);另一方面,又必须有一颗6等以上亮度的星星(6等以下亮度肉眼不可见)恰好将星光射入井底。

    • zuodd说道:

      这我也想过,但最后还是推翻了。我认为这个流言只能打上有可能的标签(甚至可以打终结)分三种情况
      1,整个地球都是真空的,毫无疑问成立。
      2,井中真空,井外不真空,应该成立。
      星光与太阳光在地球上总是发生着漫反射,在一个足够深的井中可以规避掉大部分的阳光只剩下少量的通过尘埃漫反射碰巧形成直射的光进入,直射星光经过大气层也会衰减,但这时直射星光亮度应该可以超过少量阳光(纯理想估计,但星星无限多,我感觉用最亮的星兴许可以)
      3到处是尘埃,应该不成立
      实际情况是星光在井中由于尘埃也在发生漫反射,当阳光通过漫反射衰减的时候,星光也在井中的尘埃的漫反射中衰减,这样的话,衰减到可以把非直射的太阳光规避掉的时候,估计星光也差不多了。乱啊。

  9. zuodd说道:

    完蛋我发现我全部的想法在论坛里都有,看来我是没希望dr。you了。。。看了几页发现似乎大部分人认为可以。但都忽略了一点,地球不是真空的啊。其中的灰尘怎么办?

  10. 魑魅魍魉说道:

    该问题可以模型化思考:假设“井口”上方完全为真空状态(没有漫反射.折射,没有光线能量衰减)。那么当平行光线垂直于井经过井口,人是看不见太阳光的,嗯……那么…外面将是漆黑一片!是的,没错…是漆黑一片!那么我们是可以看见星星的!但是太阳当光线垂直进入井中,我们又将看不见星星…甚至只要有太阳光进入井中,都将看不见星星…(光线强度又将是一个因素)!为了证实结论,再来改变模型:无限深的井改该为有限深…再继续改:很小的封闭空间,只有一面可以接受外部光线…外部为真空状态(是的,你已经猜到了,我要说的是宇宙飞船的模型…)而宇航员在大白天能看星星是常识了…答案出来了:在白天的深井里,看不见星星!再发散一下:为什么我们在白天看不见星星?夜晚可以看见?但是宇航员白天黑夜都可见?这里其实是三个对照模型(影响因素有空气.灰尘的折射.漫反射.能量吸收,光源方式-点光源.平行光源-太阳光看成平行光源我不做解释,光线强度)太空中无空气灰尘.有黑白天。地面有空气灰尘.有黑白天。分析可得出什么结论?(纠结,年纪大了,头疼。)PS:再送问题一枚:因为大气折射,我们可以看见地平线之下升起的太阳。同理,夜晚我们可以看见地平线之下的月亮.星星吗?为什么?

  11. wolfenstein说道:

    太阳是恒星中的一颗。太阳光在大气中漫反射,其他星星的光也一样啊。为什么到了深井里就会不一样呢

  12. Thyme说道:

    没想到这个似乎没多大争议的问题上了Dr.You...

  13. wo说道:

    不大可能吧

  14. wo说道:

    恩 不大可能吧

  15. 塑身美体网说道:

    这个很难啊

  16. 动脑的笨蛋说道:

    如果井筒足够平直和细长,绝对可以看到大部分星等高一点的星星。
    理由
    一,平直和细长井筒将消除所有的不平行光线,也就是说它几乎将天空大气其产生的背景漫反射完全屏蔽在外,

    二,有一种天文装置,就是用没有任何镜片的长直粗筒子对准太阳,利用筒壁吸收所有被散射的太阳光,人类在筒底在白天用肉眼直接观察太阳黑子,日冕等天象。

    三,天空的背景反射是一种偏振光(可用钓鱼眼睛验证一下)而且很有共向性,并不均匀,这个方向随着太阳的位置和气温,湿度等因素而改变,所以垂直的井筒一天中绝大多数时间段几乎可以完全的避开这个光线主要偏折方向。

    最后综上所述,可以看见星星。特别是当井壁又黑暗又粗糙湿滑的时候。

  17. astrobear说道:

    哎呀,这个问题真是不该出现在Dr.You上啊。
    居然还有人认为可以看见星星?汗……

    上次答题被彻底无视,最终也没给结论。
    这次就专业打酱油了。

  18. 我是坦克说道:

    我觉得不会,要是这个理论成立,也就是说拿一根足够长的管子就能在白天看到星星了??

    • 莲花朵朵说道:

      足够细的管子也能达到这个效果,这么推理下去,足够多的细管子就能在白天让人看到星星

    • 动脑的笨蛋说道:

      似乎白天看星星的天文学家就是这么做地,,,,,,

      不过是管子先进了一点

  19. hbchendl说道:

    这个问题来自于最早版本的《十万个为什么》,只是大家忽视了一个细节:白天能看到星星的不是肉眼直接看,而是要通过天文望远镜来看。
    想想在一个足够深的井里向上看,井口本身就已经小成了一颗星星大小了,哪里看得出去呀。

  20. 金属铱说道:

    足够深是多深?把地球打穿?

  21. sure说道:

    应该不太可能吧,白天不能看见星星是因为阳光强烈的折射到大气中,井再深也不能过滤噪光。我们把井看成望远镜,刚才百度了一下,貌似没有哪种天文望远镜能在白天看见太阳黑子以外的东西。依此类推,坐井观星的设想也是不成立的。

  22. New猪说道:

    不太确认!

    足够深?
    深到什么程度?
    这个量化的尺度不好把握,一味地把握这个尺度,可能得到的结果都是不一样的!
    最深处,我们只看到“一颗星”?(井口!?)

  23. liduanzhuo说道:

    我认为深井中也看不到星星。白天看不到星星的原因是星星相对于蓝色背景亮度不够。蓝色背景产生的原因是阳光在大气中的散射,深井显然不能解决这个问题。

    ps:换个好点的问题吧。

  24. liduanzhuo说道:

    不如换个问题,人为什么没有体毛?

  25. starryguo说道:

    这个和回答“夜空为什么是黑色的”有异曲同工之妙。

  26. biaocheshangdi说道:

    把井看做没有镜片的望远镜。理论上说,长度接近正无穷的镜筒会将天空中各个方向折射光线的干扰减弱到趋近于零,貌似有的天文望远镜就是把镜筒做的很长以减少干扰,但是加长的数值应该很恐怖啊。不要说白天的干扰了,夜晚的城市噪光污染都会干扰天文台的观测效果,所以要想减弱白天的折射光干扰,要把望远镜很极端才行。

  27. biaocheshangdi说道:

    其实这个问题不存在是与非,只能说观测的效果会好一些。就像高级天文望远镜比普通的旅游用的望远镜效果好一样。
    井的直径与深度之比小到一定程度后,足以削弱侧面角度折射光线,但不能减少正面射过来的干扰光线。白天的正面干扰光一定比夜晚城市的光污染更严重,有些天文观测站远离城市就是为了避开城市的光污染。因此,即使我们通过一个几乎不可能实现的深井看到了星星,也远不如夜晚的观测结果清晰。

  28. 雪糕说道:

    虽然写下此文时该问题已经在5月30日晚12点截止了。但我还是坚持要写下我的观点。

    我们的眼睛就好像一台照相机,晶状体就像镜头,视网膜就像胶卷用来感知光线,在大脑中成像形成视觉。
    假设我们在白天仰望天空,来自于一颗遥远星星的光沿着晶状体的光轴投射到了我们的视网膜上,由若干个处于光轴延长线上的感光细胞感知。与此同时也有一部分太阳光被空气中的杂质散射以相同的路径进入。由于我们的瞳孔有一定的直径,与晶状体光轴存在一定夹角的太阳散射光线同样能够通过晶状体的折射投射到视网膜上,但这些光线不会和星光落到相同的感光细胞上(参看中学物理光学章节)。但我们看不到星星,说明与晶状体光轴平行的太阳散射光线还是强于星光的。
    当我们进入深井,那些与晶状体光轴夹角较大的太阳光线会被井壁遮挡。随着深度增加,进入那些并非沿着晶状体光轴进入的光线越来越少。直到最后只剩下一束与晶状体光轴平行的光线。前面说到,这束光线中太阳散射光的强度还是足以掩盖星星的光辉的。所以此时我们虽然看到的是一个貌似星星的亮点,但我们感知到的却是阳光

  29. me说道:

    一定能看到,因为井可以无限地深
    ----------------------------------------------------------------------------

    能否看到星星,取决于星星的亮度与背景的亮度。如果背景亮度低到星星亮度以下,星星就可以看到了。怎么降到以下呢?只要延长井深

    井越深,漫射光被越大地削弱,如果无限深,那么入射光视同平行光。此时,背景亮度只取决于井口入射平行光的光线强度。这个强度应该是:

    入射背景光强度 = 阳光强度 X 井口面积 / 肉眼可见的全天域面积

    肉眼的仰视角几乎是半个天域。再考虑到背景光来源于大气反射,那个面积就应该是大气层外缘与仰视天区所确定一个球面。所以肉眼可见的全天域面积应该是:

    肉眼可见的全天域面积 = 2π X 大气层外缘高度的平方 X 地球半径

    大气层的电离层高度是800公里,地球半径6400公里,不用想,这个数肯定大的不行,上千万平方公里的。而井口面积呢,一两个平方米足够了,两者相除,极其小的一个数。

    用这个数乘以阳光的强度,一定比星光低很多。星光就清清楚楚的出现在井底了。

    阳光被削弱得程度是有其下限的,就是两个面积的比值。所以,能看到的星光不能低于那个下限值,一旦超过了,更暗一些的星星一概看不到子,不管用什么样的望镜都不行,因为没办法把星光从背景中区分出来。当然,肉眼能看到的星等,应该是绝无问题的。

    所以说,只要还看不到星光,那就把井再弄深些就行了

  30. buhuo说道:

    如果井足够深,深到把地球都打穿了,不就可以看到另一个半球的天空了吗。哈哈。

  31. [...] “坐井观天”这个成语我们见得多了,但是“坐井观星”是否可能呢?尽管乍看起来可行性不大,但要想解释清楚为什么,也不是很容易呢。这期DrU就是请大家来探讨这个问题:在一口足够深的井底,大白天能看到星星吗?Dr.Who倒是知道,起码在刘慈欣的地球大炮里是不行的,因为那大炮是弯的…… [...]

Leave a Reply for 雪猪