“月球不發(fā)光，發(fā)光的是太陽(yáng)”是錯(cuò)的？地球和月球也能發(fā)光？

在普通人的印象中，只有恒星才會(huì)發(fā)光，行星和衛(wèi)星這種天體是不會(huì)發(fā)光的。

從嚴(yán)格的意義上來(lái)說(shuō)，這樣的論斷是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｖ挥泻阈遣拍馨l(fā)光必須有個(gè)限定條件，那就是恒星能持續(xù)發(fā)出的電磁波波長(zhǎng)可以延伸到納米級(jí)別。

我們知道恒星這樣的天體，其主要成分是氫，剩下的基本上是氦。大部分恒星的氫元素占比超過(guò)90%。

由于恒星質(zhì)量十分巨大，其內(nèi)部的引力也十分強(qiáng)勁，導(dǎo)致恒星中的氫元素在引力的作用下全部朝向核心地帶坍塌。

氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子構(gòu)成。一般情況下，氫原子們不能靠得太近，這是由于核外電子之間存在電磁力導(dǎo)致的。

由于恒星內(nèi)部的氫元素受到強(qiáng)大引力的撕扯。

在引力的加持下，氫原子的核外電子之間的電磁力很容易被擊穿，導(dǎo)致氫原子核聚合在一起形成氦原子，這就是聚變的過(guò)程。

由于原子的聚變會(huì)虧損質(zhì)量，這些虧損的質(zhì)量會(huì)以質(zhì)能方程E=mc方的形式釋放出來(lái)。

巨大的能量常常以高頻率光子釋放出來(lái)，比如伽馬射線，x射線等。

高能量光子意味著頻率高，波長(zhǎng)短。所以恒星聚變釋放的電磁波波長(zhǎng)一般在0.01nm到1000nm之間。

而可見(jiàn)光波長(zhǎng)在380nm到780nm之間。

所以恒星聚變釋放的部分電磁波進(jìn)入到人眼就是視覺(jué)體驗(yàn)。這也是恒星發(fā)光的原因。

事實(shí)上，任何溫度在絕對(duì)零度以上的物體都會(huì)輻射電磁波。溫度越高，輻射的電磁波能量越大，頻率越高，波長(zhǎng)越短。

而宇宙中不存在絕對(duì)零度的物體，所有物體的溫度都在絕對(duì)零度以上，所以物體都會(huì)發(fā)出電磁波。

所以像地球這樣的行星和月球那樣的衛(wèi)星必然也是可以輻射電磁波的。

在物理學(xué)上，光就是電磁波，電磁波和光不做區(qū)分。

寫(xiě)到這里，可能會(huì)有人覺(jué)得這是在詭辯，因?yàn)槿梭w也可以輻射電磁波，難道人體也是發(fā)光的嗎？

事實(shí)上，人體也是發(fā)光的，只不過(guò)這些光都是頻率極低，波長(zhǎng)極長(zhǎng)的紅外光。

我們只能用紅外線探測(cè)器在夜間才能看見(jiàn)人體發(fā)出的光。

行星和衛(wèi)星的質(zhì)量遠(yuǎn)超人體，發(fā)出的電磁波的數(shù)量十分龐大。況且地球表面還有大氣層，其重要成分是氮?dú)夂脱鯕?，這些大氣成分也會(huì)輻射巨量的電磁波。

現(xiàn)在的問(wèn)題是，如果沒(méi)有太陽(yáng)，僅憑地球到底能不能發(fā)光？

事實(shí)上，物體發(fā)光的方式并不是只有核聚變一種。

我剛才講了，發(fā)光的本質(zhì)就是物體輻射出波長(zhǎng)在380nm到780nm的電磁波。

物體的溫度越高，輻射的電磁波的波長(zhǎng)就越短。

我們用冥王星舉例，冥王星是距離太陽(yáng)最遙遠(yuǎn)的矮行星之一，其表面溫度低至零下229℃。

所以我們可以推測(cè)一下，地球如果沒(méi)有太陽(yáng)光的照射，僅靠地球自身的地核維持地球的熱量，地球整體溫度可能會(huì)低至零下243℃。

這一溫度輻射出的電磁波基本上在0.1mm的量級(jí)上，相當(dāng)于10萬(wàn)納米的波長(zhǎng)。其波長(zhǎng)比400nm的可見(jiàn)光高出整整三個(gè)數(shù)量級(jí)。

物體要輻射出400nm的波長(zhǎng)，其溫度至少要達(dá)到5000k，相當(dāng)于4726℃。

也就是說(shuō)，一個(gè)物體要想僅靠自身發(fā)出可見(jiàn)光，其溫度不得低于4726℃。

所以只要地球表面存在超過(guò)這一溫度的地方就可以發(fā)出可見(jiàn)光。

而地球表面最高溫度的物體是巖漿，溫度高達(dá)1300℃。溫度不足以達(dá)到4723℃，難道就不能發(fā)光了嗎？

事實(shí)并非如此，這個(gè)道理就和火焰一樣。一般火焰的溫度只有幾百攝氏度。但依舊可以發(fā)出可見(jiàn)光。

為什么火焰溫度沒(méi)有達(dá)到4723℃，也能發(fā)光？

這就牽扯到受激輻射了。我們剛才講的溫度達(dá)到4723℃才能發(fā)光指的是熱輻射，熱輻射本質(zhì)就是自發(fā)輻射。

自發(fā)輻射簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是核外電子處于不同能級(jí)，處于基態(tài)能級(jí)的電子可以自發(fā)躍遷到激發(fā)態(tài)并且釋放光子。

物體溫度越高，激發(fā)態(tài)釋放的光子頻率就越高，波長(zhǎng)就越短。

所以在熱輻射中，只有溫度超過(guò)某一臨界值才能發(fā)出400nm波長(zhǎng)段的光子。

事實(shí)上還有一種輻射依舊可以釋放光子，這就是受激輻射。

受激輻射簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是核外電子在外界能量的攝入下，吸收能量后直接從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)釋放光子。

這是一種可以不依靠自身熱輻射也可以釋放高頻率光子的現(xiàn)象。

受激輻射一般釋放的光子頻率極高，波長(zhǎng)極短。

我們用到的所有電子屏幕，手電筒以及電燈的發(fā)光機(jī)制就是受激輻射。它們的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到4000多攝氏度，但依舊可以發(fā)光。這正是拜受激輻射所賜。

而火焰就是典型的受激輻射。

地球表面有很多受激輻射的案例，比如螢火蟲(chóng)，地光等。地球表面的物體有時(shí)候會(huì)在地殼運(yùn)動(dòng)，風(fēng)力等外力的作用下相互擠壓，原子在擠壓下可能就會(huì)吸收能量，并且以受激輻射的形式發(fā)出可見(jiàn)光。

所以從受激輻射的角度來(lái)講，地球也是可以發(fā)光的，但這種光極其短暫又微弱，且不穩(wěn)定，所以不會(huì)被認(rèn)為是發(fā)光體。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，恒星是持續(xù)且穩(wěn)定發(fā)出可見(jiàn)光的天體，行星和衛(wèi)星是持續(xù)發(fā)出紅外光，偶爾可能會(huì)發(fā)出微弱可見(jiàn)光的天體。