神话果然都是骗人的！天文美图如此绚丽，我只想看你“素颜”

我们都被宇宙震撼过。比如美国航空航天局（NASA）卡西尼号近日发回的杰作：史上最清晰土卫六照片。

回想年少时切身体验“寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟”的那种颤栗，多半是我们第一次看见哈勃望远镜拍摄的“创生之柱”或者“上帝之眼”吧？绚丽的天体在无垠的时间与空间中令人敬畏地创生并毁灭着，相比之下，我们小小的人世又是多么偶然而幸运的存在？很多人甚至由此重塑了三观，改变了人生轨迹呢。

创生之柱，图片来自NASA官网。

随阅历渐长，你也许已经知道，那些奇幻的天体照片，很多都经过美化。虽然不会像网红那样PS出大长腿和蛇精脸，但上个色，调个亮，为面目不一的天体搞出个旷世美颜，像不像美图秀秀？你也许还会有些幻灭感：神话果然都是骗人的！天文学家为什么要这么做？诱骗中二少年吗？

言重了。

天文图片的上色有一套严格的流程，能透露出不少科学信息。而将天体呈现得更美，更有直观的吸引力，也是别具特殊意义。

天体照片颜色真伪如何

天体照片有很多种：除了上述那些姹紫嫣红的NASA图，还有爱好者在野外拍的灿烂星空，还有探测器在火星上摄的灰暗地貌，它们总是真实的颜色吧？

还是不一定。

“颜色是什么？”“真实是什么？”——这可是哲学问题。

我们知道，有些天体辐射电磁波，类似光源；有些天体不辐射，但会反射、散射或吸收其它天体的电磁波。电磁波谱可分为红外、紫外、X光、伽马射线等波段，只有很窄的一个波段是可见光，可被人类视觉系统感知为各种颜色。

如果物理地客观地界定，天文学家会根据天体在不同波段的辐射强度，计算出它的颜色指数，这样颜色就只是个数字，无法被感知。

如果生理地主观地界定，即使相同的可见光，被感知的颜色也可能因为视错觉而不同；即使同一个物体，被感知的颜色也可能因为不同条件或背景而时时不同。

图中两个圆形客观上是相同的橙色，主观上看来则不同。图片来自wiki百科。

那么，当颜色要被呈现在照片上，到底什么才是我们痴求的真实呢？

所以，专业天文图片处理者通常认为“真色”“假色”，甚至“伪色”等说法容易误导，更倾向于使用的术语是“自然色”“代表色”和“增强色”。

哈勃望远镜有数十种滤镜

自然色的界定很宽泛，大致指如果可以较近距离地观察天体，人类肉眼会感知到的颜色。它接近常识理解的“真色”。火星探测器的平移摄像机拍的有些就是自然色。

火星探测器拍摄的石头山。图片来自https://www.universetoday.com。

星野摄影爱好者拍摄的则不尽然，因为很多天体离地球太远了：星际空间并非完全真空，虽然星际尘埃等只占其1%，但也会吸收并散射天体的光，这叫做星际消光。

消光与波长成反比，换言之，蓝光比红光被削弱得更多，所以在地球上拍摄时，太远的天体会显得比它真实的颜色更红，这叫作星际红化。再加上大气层，拍摄结果就更红了。

此外，自然色也并不都是直接拍出来的。

哈勃望远镜在可见光波段直接拍的都是黑白照片，但在后期处理中，要通过不同的滤镜。滤镜就像单色的玻璃窗，可以把其它颜色的光过滤掉。经过红绿蓝三种滤镜的黑白照片，配上相应的单色，最终合成出的图片，正是如果人类视力和哈勃一样发达时，会感知到的自然色。

如此说来，哪些是真，哪些是假，怎么能一两句话就判断得了呢？

代表色是为了体现来自天体的不可见的电磁波而人为分配的颜色。它接近常识理解的“假色”，因为红外线、紫外线之类人类是看不见的，哪里来的颜色？然而，大量的天文学数据（如天体的化学构成）恰恰包含在这些不可见的信号里。

我们做年终总结PPT时会把数字化的工作业绩做成各种饼状图阶梯图，再配上醒目的颜色，以便观众们迅速心领神会。对于天文学家来说，为了让公众（包括同行）对于自己的工作业绩迅速心领神会，让数据更直观，给不可见的电磁波配上颜色不也很自然吗？

上代表色的方法很多。比如哈勃望远镜在不同波段拍摄，让紫外光通过深紫色滤镜，红外光通过深红色滤镜，可见光通过各色滤镜等等，最终把配上单色的图片合成起来。

增强色则是为突显天体在可见光波段的某些结构细节而人为分配的颜色。它类似常识理解的“伪色”，因为天体的这些结构细节本来有颜色，但颜色太相近，为了更醒目地区分，就要给它们配上其它颜色。

比如“上帝之眼”中的氧原子、氢原子和氮离子，都发出程度相近的红色，为了区分，哈勃望远镜在通过滤镜后，人为地给氧原子的光配了蓝色、氢配了红色、氮配了绿色，最终合成。

哈勃望远镜为“上帝之眼”配增强色的过程。图片来自http://hubble.stsci.edu。

事实上，哈勃望远镜有数十种滤镜，为地面的着色专家提供了极多的可能性，可以根据不同目的，人为凸显各种特征，让照片在视觉上更迷人。

“美图秀秀”兼顾学术伦理和科学传播

对于NASA公关部门长年发布这种视觉上太过迷人的天体图片，媒体上确实不乏抗议之声。

不过，这件事也不能全怪NASA。早在19世纪末，美国加州的天文学家与刻印工就报纸杂志呈现天文图片时的“美化”问题有过协商、定过标准。刻印工会故意把天空暗化，让星星华丽登场，以夺眼球，而天文学家觉得，美化过了头，简直太假了！由此可见，美图秀秀不是软件，而是一种精神，从有公共传播的那天就存在。

后来，科学家们也学乖了，在行业标准内美化天文图片，并对美化过程辅以必要说明，不但有利于公众科普、资金申请，还有利于争取人才、增强团队竞争力。哈佛大学设立了一个机构，叫作“美学与天文”，就是专门研究天文图片的色彩、尺寸和说明文字怎样在科学传播中影响公众心理的。其研究表明，公众并没那么容易上当，还是蛮能分清美和真的。

有人说，现代天文学的大厦有一部分要归功于天文美图。还有人说，美国学界近百年来不遗余力地推广天文美图，把太空呈现得像淘金潮时期的西部一样丰饶诱人，是颇有意识形态野心呢。这正如加州理工学院的天文学家斯里·库尔卡尼（Shri Kulkarni）所言：

“Big science requires big publicity（大科学，要求大宣传）。”