火星大气层中的激光

第四节　火星大气层中的激光

激光是人类继原子能、半导体、计算机之后，在20世纪中的又一大发明。激光的颜色最纯。激光的波长范围要比普通光小得多，通常只发射几种，甚至有时仅仅是一种波长的光。所以，它的单色性比普通光好上几万倍。激光的方向性极好。激光在传播中始终像一条笔直的细线，发散的角度极小。一束激光射到38万千米外的月球，光圈的直径仅扩大到2千米左右。假如探照灯也能照到月亮上，那么这道光束的直径将超过几千千米。激光的亮度特别高。激光的亮度之强，竟比太阳亮100亿倍以上!所以，自从1960年5月美国休斯飞机公司中央实验室的科学家梅曼制成世界上第一台红宝石激光器以来，激光在工业、农业、医学、军事和高技术产业等方面，得到了非常广泛的应用，展示了无限广阔的前景。

迄今为止，激光只是一种人工光源。有人认为，自然界是没有能力产出如此高度复杂的技术成果的。然而在20世纪80年代，美国宇航局的科学家们通过探测到，在火星表面之上75～90千米的大气层内，有激光辐射。这种波长为10.4微米和9.4微米的亮度，是一般的气体分子和辐射亮度的10亿倍。科学家们认为，入射的太阳光使火星大气层中的二氧化碳分子受到激励，并导致处于高激发态的分子比处于低激发态的分子多，最后造成产生激光的条件——粒子数反转。科学家把这种火星激光器称为“太阳能泵浦的二氧化碳激光器”。

科学家们认为，自然界中还可能存在类似火星大气那样的激光辐射现象。例如，木星两极有时发出亮度极高的光辐射，有人认为这有可能是木星两极地方存在的氨受激励后形成了“氨激光器”。

让人们感兴趣的是，有人提出地球北极光中波长为4.5微米的强辐射，它很可能也是激光。人们由此提出了一个引人入胜的课题，地球大气层能成为一台巨大的激光器吗?要使地球大气层的激光成为像人工激光器所发射的那种方向性极好的激光，必须克服它发射散乱的特点，在地球上空放置一套用以形成准直光束的轨道反射镜。国外有关研究机构已计划研究，制造这种太空反射境所需的技术。有朝一日，地球大气层如果成为一台天然激光器的话，它也许可以成为一种新的能源。