为什么哈勃能看到100亿光年外的星系，但却看不清冥王星？

于1990年飞上太空的哈勃太空望远镜已经绕着地球飞了将近30年。由于远离地球大气的干扰，哈勃捕捉到了一系列令人叹为观止的宇宙景象，让我们窥探到了深邃的宇宙。

哈勃观测到了宇宙“边缘”的星系，那些遥远星系发出的光到达地球时已经非常微弱，亮度只有人眼所能看到的100亿分之一。哈勃发现的最远星系是134亿光年外的GN-z11（目前固有距离320亿光年），这几乎是哈勃所能观测到的最远极限，也接近了所能观测到的宇宙极限。

GN-z11星系

然而，尽管哈勃拥有无与伦比的观测能力，但它却无法看清太阳系中的遥远天体，例如，这是哈勃眼中的冥王星：

哈勃无法看清冥王星表面的任何细节，冥王星在哈勃眼中只是几个像素点。直到新地平线号探测器在2015年飞掠冥王星时，我们才真正首次看清了冥王星的表面：

虽然海王星比冥王星更靠近地球，而且尺寸也要大得多，但哈勃看到的海王星和旅行者2号看到的海王星相差非常大：

既然哈勃有能力观测到134亿光年外的星系，那么，为什么无法看清太阳系中的天体呢？

与遥远的河外星系相比，太阳系中的天体确实近在咫尺，海王星与地球的距离大约为43.5亿公里，相当于4光时（光在真空中前进4小时的距离），冥王星的最远距离也只有7光时，这与134亿光年相比天差地别。然而，距离更近不一定更容易看到以及看清楚，天体自身的大小是另一个决定因素。

天体看起来有多大，与其距离和自身大小两个因素有关。月球看起来很大，是因为它离地球非常近。而夜空中的恒星看起来远小于月球，是因为它们离地球非常遥远，那些恒星其实大都比太阳还要大。这就好比我们看不到100米外的一只蚂蚁，因为蚂蚁本身太小了。为了描述天体看起来有多大，需要引入视直径的概念，如下图所示：

对于一个光学系统，都存在角分辨率极限，这个极限取决于通光口径。通光口径越大，光学系统的角分辨率越高，能够分辨出越小的天体。

一旦天体的视直径太小，细节将无法分辨出来，看起来只是一个点。人的肉眼只能分辨出视直径大于1角分的物体，土星、木星的视直径都太小，人眼看不出细节，土星和木星看起来都是亮点。如果通过口径150毫米的天文望远镜，将会看到木星的条纹和大红斑，以及土星光环。

哈勃的口径为2.4米，但它的分辨率还不够高，不足以分辨出冥王星的细节，因为冥王星的视直径太小了。尽管冥王星在太阳系中，但它的实际直径还不到2400公里，视直径非常小。同样地，太阳系外的一些行星尺寸非常庞大，甚至超过了木星，但哈勃也是无法看清它们。

另一方面，虽然河外星系非常遥远，但它们的直径动辄数万光年，所以视直径并不小。只要通过长时间曝光来收集到遥远星系的光，哈勃完全可以看到上百亿光年外的星系。