明老师找油-11-再论分辨率：在太空用肉眼可以看到长城吗？

Ming170

在最近两期，我们讨论了对地下储层识别能力的问题，讨论了如何充分利用地震的走时、振幅、频率等提高储层识别能力，也提到了地质的特征会影响到识别的能力。实际上，一提到识别极限问题，我就联想到一个问题，那就是---在太空可以看到长城吗？

在我小学的语文课本里，曾有一段文字，说美国的宇航员曾讲过，在太空中用肉眼可以看到的唯一的人工建筑是万里长城，这曾让我们无比的自豪。但后来很多宇航员讲在飞船上根本看不到长城。2003年金秋，中国人圆了飞天梦。在举国欢腾的时刻，人们自然不会忘记向自己的航天员杨利伟提出同样的问题，可惜再一次得到否定的回答。 一时间，“世纪谬误”、“科学谎言”、“国际玩笑”等指责又铺天盖地而来。甚至有人用挖苦的口吻说，这是国人“对过去老祖宗的辉煌抱有依赖情结”，“不过是一个美丽的‘长城神话’而已”。 难道人类在太空就真的无法用肉眼辨认出长城吗？

1、宽度分辨率计算：

百度上说，人眼分辨最大角度一般为1分（理论值是20秒，即1/3分，但一般而言达不到），就是1/60度，也就是相当于，在500米外可以分辨14.5厘米宽的物体，最大最大值是：4.85厘米物体（直径1000*3.1416/360/60）。

一般而言，宇航员身体都很好，视力也差不了，按照20角秒算的话：

　　1000米外，4.85*2=9.7厘米。

　　10000米外，（10公里）=97厘米。0.97米

100公里外，970厘米，9.7米。

据测试，视力正常的人，其分辨率约为二千分之一至五千分之一。举个例子，你站在北京天安门广场，距离国旗400米外的毛主席纪念堂旁边，如果能看见直径20厘米的旗杆顶部，那你的眼睛分辨率为二千分之一。这样，当你乘坐飞机，在10千米高空俯瞰地面，就能清晰地看见宽度5米以上的铁路、公路以及长城。 飞船距地面的高度为350千米至400千米，是飞机航线高度的40倍。按照推理，在飞船上是应该可以清楚辨认出宽度大于200米的河流、湖泊、岛屿和城镇等地形、地貌的。据报道，2001年9月11日，美国航天员弗兰克·卡伯特森在地球上空402千米的空间站上，看到了纽约市以及从世贸中心冒出的浓烟。这说明，在太空观察城市并不难，但观察人造建筑物则十分困难。即使庞大如非洲的金字塔，虽然其底边长度接近200米，却只是一个个独立的小点，难以寻觅。那些10多米宽的铁路、桥梁和60多米宽的高速公路，更是一些极其幼细的线条。它们都会被融入大地的背景中，无法辨认.

一般人造卫星离开地面的最低高度约100～110千米，平均约300Km要想看到长城应该是非常难的了。

那有没有办法帮助我们看到长城呢？

根据我们上文的分析，要满足几个条件还是有可能的。

• 天气要好（地震品质要好）
  
  

要晴天，无雾无霾，天上还不能有云，空气通透性好。

• 增大长城和周围物体的反差，（反射系数高）
  前面分析了人的视角，但大家也有这样的经验，晚上你能看见距地球38万千米的月亮，甚至远达亿万光年的星星，实际上那个视角要远远小于前面的视角，但我们依然可以看到，主要原因就是星星和周围反差太大的原因。
  去过长城的人都有这样的感觉，在夏天满山绿树，长城被淹没在一片绿色中，你在几公里之外有时就已经看不太清楚了，不是一个最佳观测时间，在冬天，尤其是大雪封山后，长城会显得格外壮美。
• 线观测而不是点观测。（利用空间分辨率）
  长城的一个特点是他的绵延数千公里，这会极大帮助我们对它的识别
  关于“对线条的识别能力”，有一个实验很容易做，那就是在春天到空地上去看风筝线。
  通常如果直接向半空中看（不看地面的人和飞得很高的风筝），通常不容易看到风筝线，可如果先看到了天空中的风筝，再根据风向找到方风筝的人，然后再二者之间顺着线往下或往上看，则比较容易找到在半空中的风筝线。
  
  

再比如从万米高空的飞机上看大海上的一般轮船，那是不容易看见的，但容易看见发动机在船尾“犁”出的长长的浪花。

• 加宽长城（巧用周边信息）
  很多人觉得你这一条也太不靠谱了，这怎么可能？
  实际上是有可能的，我们可以利用太阳光照。凡是看过航拍照片的人都知道，在照片上寻找电线杆，最有效的方法就是看它投在地上那长长的影子。制图人员将这些影子的端点连成线，就是我们需要测绘的高压线或者通讯线了。众所周知，长城是修筑在巍峨陡峭的山脊线上的，从大小分水岭的一座山峰，连接到另一座山峰。这些山峰与周围相邻的山谷、沟壑之间的高差，一般都在100米至1000米以上。长城处在北纬37度至41度之间，基本呈东西走向。如果太阳光线从偏南方向，与地面呈30度左右的夹角照射过来，8米高城墙的背影，连同山峰的背影，在北边阴面将投下200米至2000米宽的阴影带。到了冬季，阳光从南回归线附近照来，入射角更小，阴影带宽度将会成倍增大。同时，由于阳光的作用，长城顶面和迎光的墙面那些光滑的浅灰色长城砖，还会在阳面山坡与阴影带之间，形成一条银白色的亮线，使反差更加强烈，更易被发现。另外，长城阴影带与山峦的阴影是十分不同的，不易混淆。因为每个独立的山峰的阴影都在峰的外侧，不连贯，不规则；而长城阴影则在峰顶上，是连贯的，延续性很强，所以非常容易辨认。 可以想像一下，航天员此时从太空看见的长城，应该像一条一侧边界十分清晰，另一侧宽度呈有规律变化的墨绿色的飘带，它蜿蜒静卧在浅绿色的群山之中，异常壮观。这是地球上其他任何人造建筑物都无法形成的独一无二的奇特景观。
  
  
• 观测者对长城及周围地形的了解（沉积相指导）
  要看到长城，飞船必须从其上空飞越。而飞船顺向飞越一段100千米长的长城上空，只需10多秒时间，真可谓“一瞬即逝”，如果斜穿，则时间更短。所以观测者对什么时间、什么地点可以看到长城一定要心中有数，同时利用周边大的地形地貌辅助定位，比如首先快速找到太平洋->渤海湾 ，就可快速定位山海关和北京，以及燕山山脉，这样在哪个位置能看到，大概什么走向，要找什么形态的东西就已经成竹在胸了，自然可能观测到的机会也会更高些。
  
  

小结：

从前面分析可以看到，在太空用肉眼看到长城绝非易事，有较大的偶然性，但决不是没有可能。如上所述，下列条件一个也不能少：要有一段适合观察的长城，一个阳光斜照的季节，一片清澈通透的大气层，一个精心设计的航天轨道和观察程序，观察者对长城周边的地形地势比较熟悉等。这一切，单靠航天员的主观努力并不能完成，更不是在太空随意向地球一瞥就能看见长城的。

当然要想在太空看到长城也没有那么难，借助于普通的望远镜或高分辨率相机就可以很清楚地看到地面一米左右的物体，看长城自然也就不在话下。

说了这么多，对我们搞地学研究的人员有啥意义呢？

实际上我们面临的挑战比从太空看长城还要难，我们要研究地下几千米处的几米厚地层的变化，如何提高储层的识别能力，是摆在地学工作者面前的挑战，通过借鉴前面分析的思路，我们就能更清晰地厘清研究思路，

一段适合观察的长城（选择适合的地下地质体观测），一个阳光斜照的季节（设法增大地质体和周围反差），一片清澈通透的大气层（消除浅层地质体影响），一个精心设计的航天轨道和观察程序（优选地学研究流程），观察者对长城周边的地形地势比较熟悉（沉积相指导）、利用望远镜（新技术使用）等。

开阔思路，探索地球深处的油气奥秘将不再遥不可及。