月亮为什么会发光(茫茫黑夜，月亮因何明亮？)

与其他天体相比，月球实际上非常昏暗。在夜空中，月球之所以如此明亮，是因为它离地球很近，而我们周围的树木、房屋和田野也都笼罩在黑暗之中。事实上，月球是整个太阳系中反射率最低的天体之一。美国深空气候观测平台（DSCOVR）卫星捕获的唯一一张地球与月球的合照显示：地球和月球所接受的太阳光辐射来自同一角度，辐射量也相等。但正如图片所示，地球亮度远超月球。

地月同框照片

图片解释:月球和地球同时被直射太阳光照亮，美国深空气候观测平台卫星摄于2015年7月16日。公共图片来源:美国国家航空航天局/美国国家海洋和大气管理局

一般情况下，我们能够看见物体是因为物体发出的光射入人眼（或者射入摄像头，摄像头将信息记录下来，再通过显示屏将光射入人眼）。物体将光摄入人眼主要有两种途径：其一是物体自身发光；其二是反射已有光线。发光物体同样会反射其环境光，因而往往会是周围环境中最亮的物体，例如篝火、灯泡、烛焰和电脑屏幕。就天体而言，大部分可见光主要来源于不同的恒星，因而其中一些星体是宇宙中最明亮的物体。相反，行星和卫星本身无法产生可见光。如果一颗行星因为某种原因体积不断扩大，扩大到一定程度便能够引发核聚变，开始发光，那么它就会从行星变成恒星。

图源:h.baidu

由于行星和卫星无法自主发光，我们可以看见它们的原因只剩下后一种：它们会反射来自其他光源的光。在太阳系中，太阳是最强的光源。因此，行星和卫星都是反射太阳光才得以被人类看见。照射到卫星或行星上并且得到反射的太阳辐射量取决于几个因素：卫星或行星表面物质、是否存在大气层及其地表粗糙程度。雪、糙面冰和云层的反射率较高；大部分岩石几乎没有反射率。因此，像地球和金星这样表面有云层覆盖的行星，与那些由岩石组成、没有大气层的卫星或行星相比，普遍来说更加明亮。

图片解释：行星反射其围绕运行的恒星发光

反射率主要分为两种类型：镜面反射率和漫反射率。镜面反射率衡量的是入射光照射物体后，延镜面角度反射的辐射量。而漫反射率衡量的是入射光照射物体后，向各个方向反射的辐射量。镜子的镜面反射率高，漫反射率低；而沙子的镜面反射率很低，漫反射率高。在日常生活中，我们所看到的镜面成像以及物体表面的发光点都属于镜面反射。物体表面所呈现出某种一致的亮度和颜色，而且无论从哪个角度看，物体的亮度和颜色都不会有太大的变化。事实上，很多物体都展现出大量的镜面反射与漫反射。比方说，一辆红色跑车从任何角度看，都会呈现红色，这是因为发生了漫反射；而车身上闪闪发光的点则是因为发生了镜面反射。一般情况下，增加物体表面粗糙程度能够提高其漫反射率，降低镜面反射率。发生这种情况的原因在于，粗糙表面是由许多方向不同的小反射平面组成，这些反射平面会将光线反射到不同方向。事实上，要想将一样强镜面反射物转变成强漫反射物，最简单的方法便是将其变得粗糙。例如，对一块光滑冰面进行摩擦，就可以将这块从镜面角度看起来明亮的表面变得各个角度看起来都很明亮。

图片解释：镜面反射和漫反射

对于行星和卫星来说，它们的表面十分粗糙。因此，其整体明亮程度都源于漫反射。对此类漫反射进行界定和测量有多种方法。其中最有用的方法就是用“邦德反照率”（或球面反照率）来界定。邦德反照率是指，天体反射到任意方向的辐射总量平均值与入射辐射总量之间的比率。邦德反照率为0，则说明该物体为纯黑；邦德反照率为100%，则物体会反射所有光线。地球的邦德反照率为31%。而月球的反照率仅为12%。更具体一点，月球的反照率与道路或停车场里的沥青反照率一样。根据杰克·K·利索与艾姆克·德·佩特合著的《基础行星科学：物理学、化学和宜居性》教科书中的数据，以下列举了太阳系中，一些主要天体的邦德反照率：

这张表清楚地显示：月球是太阳系中最为昏暗的天体之一。如果海卫一（海王星的卫星之一）成为地球的卫星，其在夜空中的亮度将是我们现在所看到的月亮的七倍。海卫一之所以如此明亮，是因为其表面覆盖着数层糙面冰。而月球看上去暗淡无光则是由于其表面的冰层、雪、云和大气层都十分稀少。月球表面大部分由岩石尘土和灰岩组成，这些岩石的成分与地球上的岩石成分相似。

图片解释：海卫一、冥王星和月球对比图

由于邦德反照率会随着时间发生变化，因此上表中的邦德反照率数值都为平均数值。比方说，地球上方的云层数量会因季节不同而波动。因此，地球的邦德反照率在一年中存在百分之几的波动。行星或卫星所展现出的亮度（即人眼可见的亮度）取决于三件事：第一，天体的邦德反照率，第二，最初照射到天体上的辐射总量，以及第三，天体与观测其的人眼或摄像头之间的距离。那些距离太阳较近的行星和卫星接收到的太阳辐射更多，因而可感知的亮度普遍更高。而且，距离地球较近的行星和卫星能够反射更多的光到达地球，所以从地球看过去也会更亮。对于地球表面的人类来说，月球看起来的确比金星要明亮。不过，这仅仅是因为月球离地球距离更近。

图源:j.baidu

值得注意的一点是，很多行星和卫星因为其本身的一些自然现象也能够发出少量的光。此类现象包括闪电、发光熔岩以及大气层极光。尽管这类自然奇观会被附近的飞行器捕捉到，成为令人称奇的照片，但它们所产生的光非常少，从远处观测，它们并不足以增加行星或卫星本身的亮度。