天文学侦探系列——照片中的线索

于洵

天文学是一门古老的科学，同时是一个清新脱俗的学科。除了带我们深度体验美丽的星空，天文学还能帮我们还原各种时间真相。

就在前不久，小于老师在北京天文馆充当了一段时间的公益讲解员，正巧赶上当时举办天文摄影展，在众多摄影作品中，小于老师发现了这样一张照片：

作为一张天文照片，上图可谓艺术与科学的完美融合。然而有些同学觉得这张唯美的照片并不是真实拍摄的，而是艺术家加工“绘制”而成。

然而，根据小于老师的考证，这张照片是法国天文摄影师Laurent Laveder主题摄影“月亮游戏”当中最为出名的一幅。所以，照片绝对是真实拍摄的。

那这么唯美的照片是如何拍摄出来的呢？我们如何才能还原照片拍摄时现场的情景呢？

现在我们就用天文学方法来推测一下当时的拍摄现场到底是什么样的吧。

推理

这张美丽的照片之所以能够艳惊四座，主要是因为画框中的月亮看起来是如此的饱满、巨大，比旁边模特的头还要大很多。然而我们一般使用照相机拍摄的满月是很小的，甚至在拍照时，一根手指头就能将其挡住。

那么在艺术家Laurent Laveder的照片中为何月亮能呈现得如此巨大？其实道理很简单，甚至我们在美术课上都学过这个原理——近大远小。景物距离我们越近，看起来自然越大。但是我们知道，凭人类的力量很难让月亮靠近我们。那么摄影师到底是怎么拍出来的呢？

用名侦探柯南经常挂在嘴边的一句话说：“把绝对不可能的情形排除之后，剩下的就一定是真相。”那么，让月亮看起来更大只剩下一个方法——把照片中的人变小！

我们没有哆啦A梦的“放大缩小光线枪”，所以人当然不可能真的缩小，那么该如何让人看起来更小呢？当然还是用近大远小的原理，让模特退得距离摄影师远一些就可以了。

下面就是技术时间了，我们要根据照片中的线索还原一下当时的现场，测算一下模特到底退到了距离摄影师多远的地方。

线索

首先，作为“科学侦探”，我们当然要有一些最基本的常识，例如在地球上看月亮到底有“多大”。在天文学上，一个天体（如太阳、月亮、彗星、行星、星系）的视觉大小，我们一般用角度来表示。以太阳和月亮为例，稍有天文学常识的人都会知道，太阳的体积要比月亮大很多，然而太阳距离我们遥远得多，因为对过于遥远的物体我们的眼睛只能读取“角度信息”，所以太阳和月亮从地球上看起来个头儿差不多。

现场还原

根据天文常识，我们知道月亮在天空中的视直径大概是0.5。，从照片上我们可以测量出模特的高度大概是月亮直径的5倍左右，也就是2.5。，再根据欧洲人的平均身高1.75米，我们可以画出如下的示意图。

这样，這个“案件”一下子就变成了一个简单的三角函数问题，我们在这个事件中的重点侦破对象“距离X”，就是我们要求得的直角三角形一条直角边的长度。

至此，我们终于还原了拍摄这张照片时的现场全貌，模特站在月亮的方向，距离摄影师约40米远。

如果我们也有单反相机和长焦镜头酌话，找一个天气晴朗的满月傍晚，只要摄影技术过硬，一定也能拍出一张漂亮的照片。

小贴士：

如果你不太理解这个公式，没关系，你下次想要拍这样的照片时，只要用自己的身高除以tan2.5°，就可以知道你要距离摄影师多远啦！至于还没有上中学的读者们，如果你不理解tan（正切函数）这个概念，也没有关系，因为用科学计算器就可以算出tan2.5°≈0.043 66 ！