编者按：从古至今，人类从未停止过探索未知世界的脚步，认知世界的能力和手段与日俱增。中科院之声与中国科学院空天信息创新研究院联合开设“观天测地”专栏，为大家介绍天上地上探索的那些事儿，带来空天信息领域最新进展，普及科学知识。

眼睛是心灵的窗户，我们用它来看五彩缤纷的世界。温度是衡量物体冷热的指标，用眼睛能“看”到温度吗？

显然，人眼只能感知可见光，不能看到温度。但有些动物可以，例如响尾蛇。

从“黑体辐射”到普朗克公式

响尾蛇的眼睛和鼻孔之间有一种叫做“热敏器”的器官，可以探测到周围物体发出的红外辐射，并将其转化为神经信号传输到大脑中进行处理，这使得它们能够在黑暗中定位猎物，或者在白天也能够找到潜藏在草丛中的猎物。

既然响尾蛇能看到温度，那么人类如何能借助仪器设备也看到温度呢？在实现这个目标之前，人类物理学经历了一段曲折的发展历史，即黑体辐射问题的研究。这也是被广为流传的物理学上空的“两朵乌云”之一。

所谓黑体，指的是可以吸收全部外来的辐射而无反射或者透射的理想物体。19世纪末，德国物理学家卢梅尔等人用经典物理学解释黑体辐射实验的时候，出现了著名的所谓“紫外灾难”。后来，英国物理学家瑞利等分别提出瑞利-金斯公式、维恩公式，但仍不能解释清黑体辐射的规律。德国物理学家普朗克从1896年开始对热辐射进行系统研究，最终给出了黑体辐射的普朗克公式，圆满地解释了实验现象，更精确描述辐射、温度和波长的关系，从此被广泛应用于红外温度计算中。普朗克是公认的近代物理的开拓者之一。

德国物理学家普朗克（1858-1947）

普朗克公式计算出来的不同温度黑体的辐射强度谱线

普朗克公式表明：任何温度大于绝对温度（0K）的物体，都会发射电磁辐射（电磁波）。红外辐射和我们眼睛能看到的可见光都属于电磁辐射，只是它的波长要比可见光更长。从普朗克公式可以推导出前面所说的维恩位移定律：

波长=0.002897/温度

也就是温度越高的物体，它发射电磁波的中心波长越短，电磁辐射根据波长划分了不同的波段。我们看到的可见光波段是太阳发出的电磁辐射，大概相当于温度为6000K的物体发出的电磁辐射；而我们地球上大部分的物体温度在300K左右，发射出的电磁辐射波长更长，都是在红外波段。

波段的划分

红外遥感，用眼睛“看”温度

使用红外辐射探测装置，通过非接触的方式获取目标温度的技术是红外遥感。利用红外遥感，人类不需要可见光，也不需要直接接触，就能用眼睛“看”温度，红外遥感也因此被广泛应用于军事、医疗、气象、环境检测等领域。

例如，在军事领域，红外遥感技术可以用来侦测敌方的隐蔽目标，识别和追踪导弹等。在工业中，红外遥感可用于测量设备表面温度，帮助工程师检测设备的运行状态，识别可能存在的故障点。在医学中，红外测温技术可以用于测量体表温度，检测人体发热症状，帮助医生进行初步诊断。在农业中，红外遥感可用于测量土地表面温度和作物温度，分析作物生长状态和水分利用情况。在环境监测中，红外遥感可用于测量大气温度和水面温度等，帮助科学家了解气候变化、海洋环境和陆地表面的变化情况。

由于红外遥感“看”到的是目标物自身发射的电磁辐射，不需要辅助光源，因此可以昼夜成像，实现夜间侦察。并且，与雷达或者激光相比，其自发辐射具有极强的隐蔽性。在野生动物保护工作中，我们经常见到的用来捕捉珍稀野生动物踪迹的红外相机，就是利用红外遥感。

目前市场上也有越来越多的红外热成像产品，就是利用红外热像产品，将物体的热信号转换为人眼能够识别的图像。首先通过光学系统接收并聚焦目标的红外辐射；之后，通过红外探测器将接收到的红外辐射转换为电信号；在经过一系列的放大、滤波等信号处理过程后，形成视频数据传输至显示器显示，最终得到与物体表面温度分布相对应的红外热图像。