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为什么“嫦娥”能知道陨石坑的大小?

2021-07-27 10:09:03 1088 字数:1180字 嫦娥

  2007年10月24日,“嫦娥一号”发射成功,实现了中华民族千年的“飞天探月梦想”。时隔3年之后的2010年10月1日,“嫦娥一号”的妹妹——“嫦娥二号”也奔月成功,这是中国探月的又一重大突破。在“嫦娥”传回的影像里,可清晰地看到月亮表面的陨石坑,大大小小、深深浅浅,一目了然。根据“嫦娥二号”的数据,中国科学家对外公布了目前最为详尽的月球表面的三维立体影像图。

  为了让“嫦娥”把月球看得更清晰、具体,为后续飞行器寻找合适的着陆地点,科学家特意让“嫦娥”们带了两种特殊的“望远镜”:一台是能从三个不同角度对月球拍照的“立体照相机”,另一台是能向月球表面发射激光束并接收反射光束的“激光高度计”。

  立体照相机可以从前下、正下、后下三个方向同时看到月球表面大大小小的陨石坑。“嫦娥一号”带的是分辨率为120米的立体照相机,距离月球200千米,而“嫦娥二号”的分辨率为7米,距离月球100千米,所以它能把月亮看得更清楚,对陨石坑大小的判断也更准确。

  从字面上就可以知道,激光高度计跟高度有关。这是近几年快速发展起来的另一种特殊照相机,属于遥感仪器的一种,只是采用的电磁波属于激光。立体照相机是被动地看景物,本身不发射电磁波,只接收目标物体发射或反射的电磁波,激光高度计则是主动地看,即主动发射电磁波,并接收电磁波。根据激光“一去一回”所花的时间和激光传播的速度,“嫦娥”就可以知道自己距离月球上的陨石坑有多高了。这个原理跟“回声测距”基本一致,只是月球表面没有空气,声音无法传播,也就接收不到回声,激光则可以不受环境的限制,且激光聚光性能好,测量精度更高。测出了距离陨石坑底部的高度,再减去“嫦娥”本身的轨道高度,就可以知道陨石坑的深度了。

  “嫦娥”带了这两款高档的“望远镜”,一方面可以看清楚陨石坑,另一方面也可以知道陨石坑的深浅。两者结合,就可以快速地描绘出月球表面的三维立体图了。

  依靠“嫦娥”两姐妹和它们身上特殊的“望远镜”,科学家可以绘出逼真的“数字月球”,将月球“搬到”地球上、“搬到”电脑里。这样,我们虽然与月球相隔万里,却依旧可以获得它的很多信息,包括它的真实面貌、环形山、陨石坑的大小等,为未来更深入地探测月球甚至“登月”做好充分准备。

  【试一试】用相机测大树的直径

  不接触大树就可以测出它的树干直径吗?当然啦,只需要一架普通相机、一把普通的尺和一块纸板。用尺量出纸板的大小;将纸板放在树的旁边,对着纸板和树干垂直拍照;计算纸板的实际宽度和其在照片上的宽度的比例关系;再根据树干在照片上的宽度,就可算出树干的实际直径了。同样的方法,还可以估算出树的高度。

  当然,这只是粗略的估算,如果要计算得比较精确,就需要立体成像的方式,对相机的性能要求也比较高。

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