红外线是一种波长过长、人眼无法看到的光。本站展示的一段红外线，波长为 15 微米。1 微米是百万分之一米，也就是千分之一毫米。地球向外散发的热量中，就包含这一波长范围内的辐射。

波长

光以波的形式传播，波长是相邻两个波峰之间的距离。红外线的波长比可见光更长。人眼看不到红外线，但能感觉到其中一部分是热量。

国际照明委员会（CIE）将红外线的波长范围定为约 780 纳米至 1 毫米。1 纳米是千分之一微米。波长最长的红外线约为波长最短的红外线的 1300 倍。CIE 将这一范围分为 IR-A（780–1400 纳米）、IR-B（1.4–3 微米）和 IR-C（3 微米至 1 毫米），因此 15 微米的红外线属于 IR-C。

其他领域则使用近红外、中红外和远红外的说法，CIE 指出，这些范围的边界会因应用场景而异。NASA 的詹姆斯·韦布太空望远镜将 4.9–28.8 微米归为中红外。地球科学家把 8–15 微米称为热红外，因为这一波段最适合研究地球散发的热量。本站所示的 15 微米，正处于这一波段的长波边缘。

大小比较

大约五到七道 15 微米的红外线首尾相连，长度相当于一根人类头发的宽度，头发宽 80–100 微米。
15 微米的红外线波长约为红光波长的 20 倍，红光是人眼能看到的波长最长的可见光，约为 700 纳米。
电视遥控器使用的红外线波长约为 940 纳米，15 微米的红外线波长为其 16 倍。
15 微米的红外线波长是本站中与之相邻的 10 微米白细胞宽度的 1.5 倍，约为红细胞宽度的两倍，红细胞的直径为 7–8 微米。

红外线与热

威廉·赫歇尔于 1800 年发现了红外线。他把温度计分别放在阳光光谱的每种颜色中，发现温度从蓝光到红光逐渐升高。而在红光之外、肉眼看不到光的地方，温度反而更高。

温度很高的物体，比如火焰，既会发出可见光，也会发出红外线。温度较低的物体，比如人和动物，则只会发出红外线。红外相机和夜视仪能够探测到这种光，因此可以显示出人眼看不到的温热物体。

地球的热量与二氧化碳

地球以红外线的形式向太空散失热量。欧洲航天局报告称，地球散发的能量中有超过 97% 的波长位于 4 到 100 微米之间。空气中的气体会吸收其中一部分并使地表变暖，这就是温室效应。温室效应使地球地表的平均温度维持在约 15 摄氏度，比没有大气层时高出 30 多摄氏度。

二氧化碳能强烈吸收波长大于约 12–13 微米的红外线，其中就包括 15 微米。这一波长接近地球表面能量释放最强的波段，约为 12.5 微米。水蒸气对波长约在 8 到 14 微米之间的红外线吸收很少，这一波段被称为大气窗口，地球的大量热量正是通过这个窗口散逸到太空；二氧化碳增多则会使这个窗口部分关闭。

在 15 微米波段观测太空

韦布望远镜上的中红外仪器（MIRI）能够在 15 微米波段拍摄图像。它的探测器必须保持在 7 开尔文以下，也就是比绝对零度（理论上能达到的最低温度）高出 7 度。为此，望远镜专门配备了一台称为低温制冷机的制冷装置。

2023 年，天文学家利用 MIRI 测量了 TRAPPIST-1 b 的温度，这是一颗距离地球约 40 光年的岩质行星。光年是光在一年内传播的距离。这颗行星向阳面在 15 微米波段发出的辐射强度，相当于一个约 500 开尔文（约 230 摄氏度）表面发出的辐射。

这与没有大气层、无法让热量扩散的裸露岩石表面相符。如果这颗行星拥有富含二氧化碳的大气层，在 15 微米波段发出的辐射会更弱，看起来也会显得更凉一些。

参考资料

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MH 033hr Blood Smear. Histology Guide, University of Minnesota.
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