原標題：我在地球上用激光瞄準月球，多久才能在月球上看到激光圓點？

我在地球上用激光瞄準月球，多久才能在月球上看到激光圓點？

用激光瞄準月亮，多久才能看到一個激光圓點?

當我在地球上用激光瞄準月球，多久才能在月球上看到激光圓點呢？

這個問題其實並不難回答，首先我們要知道地第一個問題很簡單：激光往返月球需要多長時間？

我們知道月球距離地球約384000公里，這幾乎是一個常識，光速爲299,792,458米/秒，旅程是往返的，所以計算如下：

然而，事實真的是這樣嗎？正如問題所說，想看到激光圓點，這是幾乎不可能的，爲什麼呢？很簡單，這是因爲光束髮散。以手電筒(torch)爲例。爲什麼如果你離牆20米遠，光就能照亮它，但如果你離牆40米遠，光就不能照亮它了，或者說亮度遠遠弱於20米元的程度。那麼到底發生了什麼？有什麼東西阻止光傳播那麼遠嗎？不，光是暢通無阻的，40米對光子來說不算什麼。但是光束隨着距離的增加而變得越來越大。所以，在手電筒的透鏡上，光子密度非常大的橫截面非常明亮，但隨着光束變寬，這些光子分佈在更大的區域。光密度變小，光束變暗。

即便是被設計來最小化這種光束的傳播的非常昂貴的激光器，也無法逃脫散度的結果。我們確實反射了月球上的激光。更準確地說，我們用阿波羅號宇航員留在月球上的鏡子反射激光。

雖然月球在我們看來很亮，但那只是因爲太陽向它發射了太多的光。實際上月亮像炭一樣是灰色的，它只反射照射到它的可見光的7%。所以，即使是最好的激光和最好的望遠鏡結合在一起，也不能有效地反射表面的可見光，但這些鏡子反射能力很強。

即便如此，對準這些鏡子的激光產生的光子中，實際上只有很少一部分能回到望遠鏡中。有一個叫做阿波羅(阿帕奇點天文臺月球激光測距操作)的項目，它向這些鏡子發射激光脈衝，並測量返回的信號，以極其精確地計算到月球的距離。他們使用了一種強大的激光，然而他們的激光在返回時只有1.7個光子被感知。

也就是說，在100,000,000,000,000,000,000光子中有1.7個光子。在他們的系統中，這意味着返回的信號由5-10個光子組成。一個3.5米的巨型望遠鏡只能探測到5-10個光子，但是你的眼睛可沒這麼幸運了。

那麼假設我們用的是確實可以超強功率的激光筆，而且它的能量足夠傳到月球表面。典型的紅色激光筆約爲5毫瓦，一個好的激光筆有足夠緊密的光束擊中月球，儘管當它到達月球時，它會擴散到月球表面的很大一部分。大氣層會使光束產生一些扭曲，並吸收一部分，但大部分的光還是會被吸收。

不過，太陽照射在月球上的能量爲每平方米1千瓦多一點。由於月球的截面積約爲10的13次方平方米，它沐浴在10的16次方瓦的陽光中——10千萬億瓦，遠遠超過了他們5毫瓦的激光筆。

而地球上最強大的激光是國家點火裝置(一個核聚變研究實驗室)的限制束，這是一種輸出功率爲500太瓦的紫外線激光器。然而，它僅以幾納秒的單次脈衝燃燒，所以總能量相當於四分之一杯汽油。

讓我們想象一下，我們找到了一種方法，給它提供能量並持續發射，給每個人一個，然後把他們都指向月亮。不幸的是，激光能量流會把大氣層變成等離子體，瞬間點燃地球表面，殺死我們所有人。

但讓我們假設激光以某種方式穿過大氣層而不相互作用。在這種情況下，地球可能會着火。月球的反射光將比正午的太陽亮4000倍，在不到一年的時間裏，月光會變得足夠明亮，足以蒸發掉地球上的海洋。

而激光本身產生的輻射壓力足以使月球以千萬分之一的速度加速，這種加速度在短期內不會很明顯，但隨着時間的推移，累積起來就足以把它從地球軌道上推出去。40兆焦耳的能量足以汽化一公斤岩石，假設月球岩石的平均密度約爲每升3公斤，激光將以每秒4米的速度蒸發月球基岩。

然而，月球上的岩石不會蒸發得那麼快，這是一個非常重要的原因。當一塊岩石蒸發時，它並沒有消失。月球的表層變成了等離子體，但等離子體仍在阻擋光束的路徑。

我們的激光不斷地向等離子體中注入越來越多的能量，等離子體也不斷地變得越來越熱。這些粒子互相反彈，撞擊月球表面，最終以極快的速度飛向太空。這種物質流動有效地將整個月球表面變成了一個火箭發動機——而且效率驚人。用激光把表面材料炸開叫做激光燒蝕，這是一種很有前途的航天器推進方法。

月球很大，但岩石等離子體噴射開始緩慢而確定地將它推離地球。等離子體也會從物理上撕裂月球表面，這是一種複雜的相互作用，很難模擬。

但如果我們瘋狂地猜測等離子體中的粒子以平均每秒500公里的速度離開，那麼月球將需要幾個月的時間才能被推出激光的射程。它將保留大部分質量，但會擺脫地球的引力，進入繞太陽的不平衡軌道。

從技術上講，根據國際天文學聯合會對行星的定義，月球不會成爲新的行星。由於它的新軌道與地球的軌道相交，它將被認爲是一顆像冥王星一樣的矮行星。這個與地球交叉的軌道會導致不可預測的週期性軌道擾動。最終，它要麼被彈射到太陽上，要麼被拋向太陽系外，要麼撞上行星之一——很有可能是我們的行星。