Temperatura na księżycu
18 czerwca, 2022Spis treści.
Czy Księżyc jest gorący czy zimny?
W dowolnym momencie Księżyc jest zarówno bardzo gorący, jak i bardzo zimny. Podobnie jak na Ziemi, w danym momencie są części Księżyca, na które pada bezpośrednie światło słoneczne (tzw. dzień księżycowy), oraz takie, na które pada niewiele lub wcale bezpośredniego światła słonecznego (tzw. noc księżycowa).
W przeciwieństwie do Ziemi, księżycowe dni i noce trwają długo – zwykle około 13 dni ziemskich. Podczas dnia księżycowego, stałe promieniowanie słoneczne padające na powierzchnię Księżyca może powodować wzrost temperatury powierzchni do ponad 100 ℃ (czasami do 200 ℃ na dużych wysokościach).
Z kolei księżycowa noc może obniżyć temperaturę powierzchni do zaledwie -150℃ (czasami do -247℃ w kraterach polarnych).
Zobacz też: temperatura na Marsie
Co wpływa na temperaturę na Księżycu?
Temperatura na Księżycu jest regulowana przez promieniowanie i przewodzenie.
Promieniowanie to energia elektromagnetyczna pochodząca ze Słońca, która pada na Księżyc. Bezpośrednio ogrzewa ona powierzchnię Księżyca, tak jak mikrofalówka podgrzewa jedzenie.
Przewodzenie to przepływ ciepła z gorącego obszaru powierzchni do obszaru zimnego. Na Ziemi przewodzenie powoduje, że ciepło z gorącego piasku podnosi temperaturę wody w nocy. Na Księżycu zmierzch księżycowy to granica gorąca i zimna między księżycowym dniem a księżycową nocą.
Granica ta utrzymuje umiarkowaną (zwykle -20℃) temperaturę dzięki przewodzeniu. Przewodzenie powoduje, że gorąca powierzchnia Księżyca w obszarze dnia księżycowego wymienia ciepło z zimną powierzchnią Księżyca w obszarze nocy księżycowej, tworząc bardziej umiarkowaną strefę termiczną.
Gdybyś miał chodzić po Księżycu, trzymałbyś się tej strefy termicznej, aby uzyskać najlepsze rezultaty.
Zobacz też: temperatura w kosmosie
Temperatura powierzchni Księżyca
Obliczenie dokładnej temperatury powierzchni Księżyca jest trudne z kilku powodów.
Po pierwsze, wysokość, kąt nachylenia i zacienienie powierzchni mają bezpośredni wpływ na intensywność światła słonecznego pochłanianego przez powierzchnię Księżyca. Obszary górskie na Księżycu są gorące i osiągają temperaturę ponad 200℃, podczas gdy niżej położone obszary utrzymują bardziej umiarkowaną temperaturę 100℃.
Ponadto, góry i kratery mogą rzucać cień na powierzchnię Księżyca, blokując promieniowanie słoneczne i powodując szybki spadek temperatury.
Inne części Księżyca nigdy nie otrzymują bezpośredniego promieniowania słonecznego. Na przykład bieguny księżycowe są odchylone od Słońca i nie otrzymują bezpośredniego promieniowania słonecznego. Temperatura w tych obszarach jest dość ekstremalna i sięga nawet -247℃.
Dla porównania, zero absolutne, czyli temperatura, w której wszystkie cząsteczki przestają się poruszać, wynosi -273 ℃. Zatem w tych kraterach panuje temperatura zaledwie 26 ℃ powyżej zera absolutnego – to jest zimne!
Temperatura rdzenia Księżyca
Podobnie jak na Ziemi, jądro Księżyca jest gorącą masą częściowo stopionych metali i materiałów, które rozprzestrzeniają ciepło poprzez warstwę płaszcza Księżyca aż do powierzchni. W przeciwieństwie do Ziemi, jądro Księżyca jest mniejsze, chłodniejsze i znajduje się pod znacznie mniejszym ciśnieniem.
W zakresie od 1 327 ℃ do 1 427 ℃, jądro Księżyca nie jest wystarczająco gorące, aby przewodzić ciepło przez 205 mil warstw płaszcza do powierzchni Księżyca. W rzeczywistości temperatury pod powierzchnią Księżyca zmierzono na poziomie -40 ℃. To tak jak temperatura na Alasce po silnej burzy śnieżnej – całkiem zimno!
W jądrze Księżyca przeważa żelazo w stanie częściowo stopionym. Badania sugerują, że tylko 5-30% jądra Księżyca jest rzeczywiście stopione. Pozostała część może być stała lub w postaci pary. Naukowcy próbują określić profil termiczny warstw płaszcza Księżyca. (Ibid)
Jak zimny jest Księżyc, gdy jest ciemno?
Chociaż ta sama strona Księżyca zawsze zwrócona jest w stronę Ziemi, Księżyc obraca się, krążąc wokół Słońca. W związku z tym księżycowa noc przebiega wokół powierzchni księżyca. Gdy Słońce nie świeci na powierzchnię, może być bardzo zimno, ponieważ nie ma tam ogrzewania konwekcyjnego.
Na Księżycu temperatury mogą spadać poniżej -150℃, ponieważ powierzchnia Księżyca jest ogrzewana tylko przez:
Przewodzenie powierzchniowe z obszarów Księżyca doświadczających dnia księżycowego
Przewodnictwo podpowierzchniowe z jądra księżyca, oraz
niewielką ilość promieniowania kosmicznego pochodzącego od odległych gwiazd.
Innymi słowy, w nocy powierzchnia Księżyca staje się naprawdę, naprawdę mroźna. Kiedy patrzymy w górę na Księżyc, widzimy tylko tę jego część, która znajduje się w księżycowym dniu. W rzadkich przypadkach może być widoczny zarys Księżyca, powstały w wyniku wypromieniowania ciepła odbitego od dalekiej strony Księżyca.
Ponadto niektóre części Księżyca są zawsze widoczne w księżycową noc. Na biegunach księżycowych znajdują się kratery, których temperatura, zmierzona przez sondę NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, wynosi -247℃.
Jak zimno (lub ciepło) jest podczas dnia księżycowego?
Podczas księżycowego dnia temperatura może wzrosnąć nawet do 200 ℃ lub więcej. Bez atmosfery księżycowej promieniowanie słoneczne może bezpośrednio przypiekać powierzchnię Księżyca.
Słońce promieniujące na Księżyc to tak, jakbyś siedział pod lampą opalającą. Na początku jest ciepło i relaksująco, ale jeśli będziesz tam siedział przez 14 godzin, nabawisz się poważnych oparzeń słonecznych. Jeśli usiądziesz tam na 14 dni… Cóż, nie będziemy tego próbować tutaj na Ziemi.
Przeczytaj również: jakiej rasy jest scooby doo
Jak astronauci przetrwali temperaturę na Księżycu?
Aby lądowanie na Księżycu i późniejszy spacer księżycowy zakończyły się sukcesem, konieczne było staranne planowanie.
Po pierwsze, starannie wybrano miejsce lądowania. Astronauci wylądowali w rejonie, w którym panował księżycowy zmierzch (granica między księżycowym dniem a księżycową nocą), aby zapewnić, że temperatura nie będzie zbyt wysoka.
Następnie księżycowe skafandry kosmiczne zostały pokryte materiałem odblaskowym, aby chronić astronautów przed promieniowaniem słonecznym i odbitym promieniowaniem słonecznym od powierzchni Księżyca. Wizjery hełmów były również pokryte złotem, aby chronić oczy astronautów przed promieniowaniem słonecznym.
Buty w kombinezonach były również izolowane, aby ograniczyć przewodzenie ciepła z powierzchni Księżyca.
Ponadto kombinezony były wyłożone materiałem izolacyjnym, wyposażone w system chłodzenia cieczą regulujący temperaturę oraz grzejniki, które pomagały utrzymać normalną temperaturę ciała podczas dwugodzinnej eksploracji Księżyca.
Jaka temperatura panowała na Księżycu, gdy wylądował Neil Armstrong?
Neil Armstrong wylądował na powierzchni Księżyca w czasie księżycowego zmierzchu – w okresie przejściowym między księżycowym dniem a księżycową nocą. Ten obszar przejściowy jest ogrzewany przez przewodnictwo powierzchniowe, a jednocześnie ma ograniczoną ekspozycję na promieniowanie słoneczne.
W związku z tym temperatura w miejscu lądowania Neila Armstronga była prawdopodobnie zbliżona do średniej temperatury powierzchni Księżyca, która wynosi -20℃. Jednak temperatury powietrza mogły się znacznie różnić ze względu na brak atmosfery księżycowej i konwekcji termicznej na Księżycu.