给月球拍彩色照片

虽然昨天在明亮月光的映照下，

我们没能好好欣赏到英仙座流星雨的风采。

但你知道吗，我们熟悉的老面孔——月亮，

也可以拍出不一样的色彩！

在一般情况下，我们拍摄月球表面的细节时只能得到近似黑白的的图像，而近年来的一些技术让爱好者们也可以拍出彩色的月球，并揭示出月球表面的一些矿物学特性。

月球  摄影 / 虞骏

1967年，法国天文学家鲁道绘制了一张月面图，与以往月面图不同的是，这张图是有颜色的。鲁道细致观察了月球上不同位置的颜色，并将这种颜色差异放大着色。这可能是世界上唯一一张真彩色的月球手绘图。在这张图中，我们可以看到月球上几个颜色相对丰富的区域：比如静海和澄海的颜色存在显著的差异，柏拉图环形山和虹湾附近也比较复杂，再有就是阿里斯塔克斯撞击坑周围的颜色比较显著。月球真的可以有颜色吗？为何我们看上去月球是黑白的呢？

/ 月球为何黑白

无论如何去看，月球表面总是缺乏颜色的。当我们使用天文望远镜去拍摄月球，除了在月升或月落这短暂的时间内，月亮会因大气的瑞利散射而呈现橙红色外，正常拍摄的月亮几乎无一例外，并看不出什么颜色。阿波罗登月任务在月球表面拍到的照片也同样没有鲜艳的色彩，嫦娥探测器拍回的最新照片中色彩也很单调，这是由于月球表面的岩石并没有地球上那般丰富，玄武岩、角砾岩是月球上常见的岩石，它们的颜色或黑或灰，或者黑白相间，有些带有些淡淡的褐色，也就是说颜色区分并不大，所以我们用正常手段去进行拍摄，是无法拍出彩色月球的。现在我们能够找到的所谓“彩色月球”照片，基本是高度或者其他信息的假彩色图像。

1967年，法国天文 学家鲁道绘制的彩色月球

/ 全月面彩色图像的拍摄

那么业余月球摄影是否可以将月球原本单调的颜色进行强化区分呢？近几年一些业余天文摄影师尝试了一种彩色月球的拍摄方法，这种方法的根本原则是在保证色彩平衡不变的情况下，加强照片的饱和度，从而将月球的色彩强化。原理简单，然而在实际操作中，这种拍摄手法却并不简单。首先的问题来自照片的信噪比，如果用普通彩色单反相机进行单次拍摄，得到的照片信噪比不足以进行色彩加强处理，因此需要进行多张叠加。在实际拍摄中多使用9至16张进行叠加。第二个问题来自于单反相机的照片格式，普通的JPG格式只能记录8位灰阶，RAW模式也只能记录12-14位灰阶，因而在后期处理时会出现灰阶和色阶的断裂，相对而言，采用RAW拍摄的后期空间较大。第三个问题来自于白平衡，受到单反相机感光器响应曲线的影响，当进行饱和度增加操作时，白平衡轻微的不准确就会带来整体的偏色，解决方式一般为在增加饱和度的同时，逐渐调整色彩平衡，让月面整体尽量处于一种中性灰的状态。解决了以上三个问题，大多数人可以比较简单地拍摄到全月面的彩色图像，然而这并不是这种拍摄方法的终极追求。

经过色彩增强处理后的全月面图  摄影 /  Pierre

/ 月球细节的多光谱摄影

月球之上，一些地方有着复杂的地质故事，这让它周围的矿物分布产生一定特性。虽然月球矿物的颜色区分轻微，但这种轻微的差异可以通过多光谱摄影揭示出来。所谓多光谱摄影，是指用多个中等带宽，或叫较窄带宽的滤光片对月面同一区域进行成像，因为月面每一种矿物的光谱特性并不相同，所以找到这种矿物的特征波长，再用对应的滤光片进行拍摄就可以将这种矿物的分布凸显出来。专门拍摄月球多光谱影像的相机被称为多光谱相机，具有近红外拍摄的功能，常见的有miniCAM6F等设备，其配套有相应的多枚滤光片，如1008nm近红外、910nm近红外、750nm近红外、415nm可见光等。更长波段的滤光片有时也会使用到，如1250nm、1550nm等，但这需要专业的近红外相机才能完成，对于业余月球摄影而言，900nm附近已经是拍摄极限了。

miniCAM6F 多光谱相机  供图 / QHYCCD

首先在可见光波段，在415nm和750nm的反差可以很好反应氧化钛的分布，而氧化铁的分布则需要用750nm和950nm的反差来描述。因此用415nm、750nm和950nm就可以完成简单的月球矿物分布的彩色图像拍摄。另外一些矿物的光谱存在吸收带，于是采用相应波段的拍摄可以反映这些矿物的分布，比如玄武岩的吸收带在950-1000nm，辉长石的吸收带在950-970nm，橄榄石的吸收带在1100nm，而月球上常见的斜长岩则在红外区域没有明显的吸收带。在获得了不同波段图像之后，需要对各个波段进行合成处理，处理方式由两大类，一类是分通道合成后进行颜色增强，另一类是将不同波段强度比值得出，然后将不同比值进行伪彩色处理，这样的处理已经属于利用伪彩色来反应矿物分布的拍摄法了，与本文所介绍的色彩增强反应月球矿物分布有所不同，在此不过多介绍。

不同矿物的光谱响应曲线

不同通道合成的效果对比 供图 / Maliński

/ 值得拍摄的月面区域

有了拍摄思路和拍摄技巧，如何选择月面上合适的位置进行拍摄呢？让我们回到1967年鲁道绘制的月面图，这张图给了我们很多启发，我们首先关注到阿里斯塔克斯环形山周围。阿里斯塔克斯撞击坑是月面最为明亮的结构之一，它的颜色也是最为显著的，撞击坑周围的高地呈现明显的黄色——这几乎是可以用肉眼觉察到的一处颜色，被称为“伍德斑”——1922年，伍德发现这个区域的光谱类似于地球上火山喷出的硫磺物质，而撞击坑周围的月海区域，则应呈现不明显的蓝色。

色彩增强之后的阿里斯塔克斯环形山附近 

摄影 / Alberto Fernando、José Ribeiro、Filipe Alves

色彩增强之后的哥白尼环形山 供图 / maxpho

澄海和静海这片区域的颜色截然相反，也是拍摄的好目标。静海呈现蓝色，澄海呈现棕黄色，而且静海中还有一些蓝色的区域向澄海延伸。雨海的颜色构成也相对复杂，雨海的东部角落是棕色的，在雨海中还有蓝色和棕黄色的斑斑点点。

色彩增强后的阿里斯塔克斯环形山以及“伍德斑”   供图 / maxpho