天文照片里星云色彩斑斓，现实中为何看不见彩色星云？

在各种天文照片里，我们都看到过色彩缤纷的星云，绚丽夺目，美不胜收，大家可能都会想，要是能亲眼看看它们该是多么美好的事情！但有一个残酷的事实：在目视天文观测里，星云是没有颜色的……这是天文观测里众所周知的事实：目视观测无法看到彩色的星云，要看见彩色的星云，只能通过长时间曝光的天文摄影实现。

（马头星云，图源：astroarts.co.jp）

彩色的星云是如何获得的？

首先要澄清一个事实：星云是有颜色的！我曾经不止一次看到天文爱好者声称星云的颜色都是后期加上的，星云本身是没有颜色的。这种观点是错误的，不过前半句在一定程度上确实是事实，因为天文摄影为了增加对比度，获得更多细节，拍摄时往往选择用单色数字感光器进行拍摄，在后期处理时再加上颜色。

（昴星团，图源：forum.astronomie.de）

当然也有通过不同滤镜拍摄不同波长的单色图像后赋色合成的照片，比如目前最先进的太空光学望远镜——位于日地第二拉格朗日点的韦伯太空望远镜，就通过多个不同的滤镜分别对同一天区进行拍摄，然后通过对每个波长的滤镜拍摄的照片进行赋色后，合成出色彩斑斓的彩色图片。下面这张韦伯拍摄的创生之柱，就是通过6个不同波长的滤镜同时拍摄后，按照短波到长波——紫色到红色的可见光颜色规则进行赋色后合成的，这种多滤镜赋色的照片色彩更为真实自然。

（创生之柱，图源：NASA）

虽然天文摄影通常都采用黑白拍摄，但这不代表星云本身就没有颜色了，实际上通过长时间的曝光和多张合成等手段，完全可以直接用彩色相机拍摄出彩色的星云，而不需要后期赋色。比如很多天文爱好者就直接用全彩相机拍摄过彩色的猎户座大星云。

（猎户座大星云，图源：forthimage.co.uk）

为何看不见彩色的星云？——视觉原理简析

那么问题来了，既然星云是有颜色的，为什么我们看不见？这就要从人眼视觉原理说起。我们的眼睛视网膜上分布着许多的感光细胞，这些感光细胞在感受到光刺激后，会产生电信号，通过视神经传递到大脑的视觉中枢，经大脑处理后形成视觉。

（视觉系统，图源anatomy-medicine.com）

感光细胞主要分两种，一种是视锥细胞，一种是视杆细胞。其中视锥细胞又有三种，它们分别对三种不同波长的光刺激敏感，而这三种敏感波长就分别对应了红、绿、蓝三种视觉颜色，三种视锥细胞接收的电信号就会被大脑处理成这三种不同颜色，最终合成一个彩色的图像。可以说我们平常看到的绝大部分图像都是通过视锥细胞获得的，它的分布在眼球焦点的视网膜黄斑区特别中央凹附近尤为密集。

（视锥细胞敏感波长）

视锥细胞虽好，但它有个致命缺陷：需要有足够的光强才能产生反应！故此在光线较为昏暗的环境，它就不起作用了，而此时，视觉任务就交到了视杆细胞手上。视杆细胞的感光能力就要比视锥细胞好太多了，它甚至能感应到单个光子！感光能力超强的同时，它的数量多达1亿2千万个，是视锥细胞总数的18倍！简直强到离谱，这使我们即使在较为黑暗的环境中依然能保持视觉。

然而上帝在给你打开一道门的同时，也会给你关上一扇窗，视杆细胞也有它的致命弱点，第一个不那么致命的弱点是：它只有一种，这意味着它无法像拥有三种的视锥细胞一样分辨颜色……还有一个更致命的弱点是虽然它的数量很多，但它在视力最好的视网膜黄斑区中央凹附近几乎没有分布，这大大影响了它的视力表现，因此我们在弱光环境下特别是视锥细胞罢工的情况下，视力要远低于强光环境。

简单了解了我们的视觉系统后，现在可以来解释为什么看不到彩色的星云了：因为它们的光太弱了……我们的视锥细胞无法感光，在视杆细胞的成像下，它们失去了色彩，成为一片灰白色的“云”。

（猎户座大星云，图源：taf-astro.no）