Температура у поверхности Луны довольно быстро повышается с глубиной?

Я слышал доклады о лунных лавовых трубах, в которых температура окружающей их земли оценивалась значительно ниже нуля. В статье NASA Science News говорится следующее:

Как только вы опуститесь на 2 метра под поверхность Луны, температура останется довольно постоянной, вероятно, от -30 до -40 градусов по Цельсию.

Но этот график измерений, сделанных на Аполлонах 15 и 17, рисует совсем другую картину:

температуры ниже лунной поверхности, в пределах от 250 до 256 K

Вышеизложенное взято из гл. 3 Lunar Sourcebook , стр. 12 из 34. Все проведенные измерения показали повышение температуры с глубиной примерно на 1 o C на метр. Самые большие из известных лавовых труб на Луне имеют световые люки, открывающие глубину 100 м , поэтому, если принять такую ​​скорость повышения температуры, то дно таких труб должно быть примерно на 80-100 ° С теплее, чем температура вблизи поверхности, что означает что-то вроде 60 или 70 o C. Я никогда не слышал, чтобы о таких цифрах говорили.

Итак, есть ли механизм охлаждения, связанный с этими трубками? Я бы так не подумал, находясь в вакууме и открываясь на поверхность только через щели, которые, вероятно, очень малы по сравнению с их полным размером. Почему это очевидное несоответствие?

Так близко к поверхности, когда основным фактором являются как радиационное охлаждение, так и облучение солнечным светом, я бы не стал экстраполировать эти результаты на какие-либо значительные глубины. Для этого вам понадобятся более глубокие валы.
@СФ. Да, но посмотрите, как колебания поверхности выравниваются всего на полметра ниже поверхности. Общепризнано, что значения поверхности ниже этой точки не имеют значения. Вот почему в тексте графика указано, что градиент возникает из-за внутреннего теплового потока.
Это исследование подтверждает, что температурный градиент сохраняется по крайней мере в течение первых 20 м: adsabs.harvard.edu/full/1964SvA.....7..822K
@Hobbes Я думаю, что это еще не все. Эта ссылка была опубликована в 1964 году, до зондов «Аполлон». Однако в нем содержится интересное предположение о том, что причиной высокого температурного градиента на последних 20 м является низкая теплопроводность, связанная с пористым материалом. Оставаясь с первоначальным вопросом: было бы интересно понять, отображали ли более поздние измерения температуру полов световых люков и показывали ли они, что они отличаются по температуре, за исключением теней, от основной поверхности.
@Puffin на данный момент у них нет прибора, который может измерять тепло с требуемым разрешением. LRO Diviner имеет пиксели около 250 м в поперечнике. Я проверил два самых больших известных карьера, многообещающие в Море Спокойствия и Море Искусств . Отличий от окружения нет, но оба световых люка занимают долю пикселя. В любом случае, области, непосредственно открытые небу, могут быть плохим индикатором температуры в областях, удаленных от таких отверстий.
Кстати, был ли первоначальный вопрос вызван интересом к использованию тепла для поддержания жилья или каким-либо другим способом извлечения энергии из разницы температур?
Человек в комментариях внизу страницы моего интервью на космическом шоу указал на график, показанный в качестве доказательства того, о чем я спрашивал, и у меня не было оснований утверждать обратное, за исключением того, что я слышал другие цифры. Меня больше всего беспокоило то, что я моделировал подземные места обитания, исходя из предположения, что регулирование температуры может быть достигнуто пассивно путем формирования и балансировки теплового потока. Это работает только в том случае, если земля намного холоднее, чем внутри жилища. Так я хотел проверить. Есть более простые способы получения энергии.
Цифры, приведенные выше, относятся только к самой близкой поверхности. Тепловая карта Рилла Хэдли показала, что на глубине 800 метров под поверхностью по-прежнему было -17 градусов. Другой взгляд на это: температура на границе ядра и мантии составляет около 1400 градусов. Средняя толщина мантии составляет 1350 км. Следовательно, если бы мантия имела однородный состав, можно было бы ожидать температурный градиент в мантии около 1 градуса на км. Я считаю, что земная кора будет иметь более низкий температурный градиент, поскольку она менее плотная и разбита большим количеством пустот.
Большим фактором, определяющим температуру под землей, может быть наличие радиоактивных материалов. На Луне есть горячие точки, связанные с радиоактивностью.

Ответы (1)

Предположим на мгновение, что ваше изменение составляет 1 градус/метр, и экстраполируйте его на центр Луны. Радиус Луны составляет 1737 км, то есть это более миллиона градусов, что совершенно неверно! Температура ядра Луны, согласно этому вопросу, оценивается примерно в 1200-1800К. Таким образом, я подозреваю, что 1 градус/км будет гораздо более реалистичным увеличением температуры.

Что касается статьи, указывающей на постоянную температуру, я подозреваю, что это просто по сравнению с поверхностью, которая сильно меняется в зависимости от времени суток.

Что касается разницы с измерениями Аполлона, я действительно не уверен. Я ожидаю, что температура понизится при копании, хотя может быть период некоторого повышения.

Все миссии «Аполлон» приземлялись рано утром по местному времени. Я подозреваю, что глубоко внутри температура была довольно постоянной. Поверхность, однако, потеряла свое тепло и только начинала нагреваться. Я считаю, что диаграмма предназначалась для отображения только градиента и, таким образом, не показывала часть быстрых изменений вблизи поверхности, а также выравнивание под поверхностью.

Также обратите внимание, что данные Аполлона показывают, что температура более или менее постоянна на этих глубинах во многих различных регионах и находится в диапазоне, указанном в статье Science@NASA.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Подумав об этом больше, я думаю, что понимаю, что происходит. Верхние 50 см в значительной степени подвержены смене дня и ночи. Следующие несколько метров ниже будут иметь тенденцию к естественной внутренней температуре, скажем, на 100 м ниже поверхности (неизвестно из текущих данных). Температура снижается по мере подъема оттуда, но я подозреваю, что она будет следовать экспоненциальному спаду, начало которого видно по данным Аполлона-17. В итоге я подозреваю, что дно 100-метровой лавовой трубы будет теплее, чем указанные температуры, но все же, вероятно, будет ниже точки замерзания воды.

Температура замерзания воды 273 К в одной атмосфере. В вакууме это сублимирует довольно быстро. Если мне не изменяет память, водяной лед в вакууме будет сублимировать с довольно хорошей скоростью, пока вы не опуститесь до 90 Кельвинов или около того.
@HopDavid Вы правы в том, что вода сублимирует в вакууме при любых достаточно низких температурах ниже нуля, но в закрытой пещере она не останется в вакууме. Wster пар увеличился бы до точки, где достигается равновесие, тогда вы, вероятно, (я думаю) получили бы то, что по сути является большой морозильной камерой, с накоплением инея на всех поверхностях и, в конечном итоге, сублимацией инея и восстановлением инея. просто происходят в бесконечном цикле, пока в систему добавляется достаточно тепла, чтобы не дать ей остыть.
Температура у поверхности Луны довольно быстро повышается с глубиной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v