韋伯望遠鏡于2021年12月25日發射升空，它被認為是迄今為止深空觀測能力最強的太空望遠鏡，其攜帶的觀測儀器能夠捕捉到136億年前從宇宙深處發來的光線，換句話來講就是，它能夠看到136億光年之外。

那麼問題就來了：既然韋伯望遠鏡能看到136億光年之外，那用它看火星會有多清晰呢？對此我們似乎可以認為，與136億光年的尺度相比，火星與地球的距離完全可以說是近在咫尺，以韋伯望遠鏡如此強大的觀測能力，應該可以看得非常清晰才對，那實際情況果真如此嗎？

其實早在2022年9月5日，韋伯望遠鏡就已經拍攝過火星了，然而它傳回的「火星照片」卻令人們大失所望，因為韋伯望遠鏡拍攝的「火星照片」可以說是模糊得一塌糊涂，實在跟「清晰」

（注：圖中的左側是根據以往的觀測數據給出的參考模型，右側才是韋伯望遠鏡實際拍攝的圖像）

能看到136億光年之外的韋伯望遠鏡，為什麼會拍攝出如此模糊的「火星照片」呢？是它的設備出現了故障嗎？當然不是，其實真正的原因是，韋伯望遠鏡觀測的是波長為600-28300納米的電磁波，這個范圍的電磁波只包括少數波長較長的可見光（如紅光和橙光），其他的全部都是紅外線。

為了盡可能地捕捉到來自宇宙深空的信息，韋伯望遠鏡對紅外線極為靈敏，但這樣就會出現一個問題，那就是如果紅外線過多，就會導致它出現一種被稱為「探測器飽和」（detector saturation）的現象，我們可以將其簡單地理解為，過多的紅外光會導致望遠鏡「失明」

對于韋伯望遠鏡而言，來自火星的光線實在是太多了，因此在拍攝「火星照片」的時候，為了避免出現「探測器飽和」現象，技術人員不得不大幅降低曝光時間，并且只測量了韋伯望遠鏡所接收到的一少部分光線，正是因為如此，它拍攝到的「火星照片」才會「模糊得一塌糊涂」。

看到這里你可能會問了，為什麼韋伯望遠鏡基本上只觀測紅外線呢？這主要有以下三個原因。

一、相對于可見光來講，紅外線的波長更長，可以更容易地穿過宇宙空間中的氣體和塵埃，因此基于紅外線的觀測，就能夠看到那些被氣體和塵埃遮蔽的空間區域或者天體。

二、宇宙中除了那些閃亮的恒星之外，還存在著大量的低溫天體，比如說系外行星、棕矮星等等，而這些天體主要是在紅外線波段下釋放輻射。

三、韋伯望遠鏡肩負的重要使命之一，就是研究宇宙中最早出現的恒星以及星系，而由于宇宙的膨脹，那些遙遠的天體所發出的光線在傳播過程中，其波長就會不斷地變長，同時頻率也會持續地降低（這也被稱為「宇宙學紅移」），當它們抵達地球附近時，早已變成了紅外線。

相對而言，大名鼎鼎的哈勃望遠鏡更適合拍攝火星，因為它觀測的是波長為100-1000納米的電磁波，其中涵蓋了可見光的全部波段，不過哈勃望遠鏡看到的火星，其實也沒有想象中那麼清晰。

（圖為哈勃望遠鏡于2016年拍攝到的火星，可以看到，這張「火星照片」其實也比較模糊）

由于衍射效應的存在，當光學望遠鏡捕捉到一個物點發出的可見光時，并不能生成一個精確的「像點」，而只能生成一塊「像斑」，假如兩個「像斑」距離過近，它們就會發生重疊，進而無法分辨，因此光學望遠鏡是存在分辨極限的，這可以通過「瑞利判據」來進行描述。

「瑞利判據」的相關公式為「θ=1.22λ/D」，其中θ、λ、D分別代表望遠鏡的最小分辨角、光線的波長以及望遠鏡的口徑，已知哈勃望遠鏡的口徑為2.4米，可光見的波長可以取其平均值500納米，代入該公式可得，哈勃望遠鏡的最小分辨角大約為2.54 x 10^-7 rad（弧度）。

火星與地球的最近距離大約為5500萬公里，我們將其與哈勃望遠鏡的最小分辨角相乘，就可以得到，當火星距離地球最近時，哈勃望遠鏡拍攝火星的分辨率也只有大約14公里，所以它看到的火星其實也算不上清晰。