Знаем ли мы колебания и постоянную температуру глубины Луны?

Знаем ли мы колебания и постоянную температуру глубины Луны?

Да, на некоторых посадочных площадках Аполлона его тщательно измеряли! Астронавты проделывают глубокие отверстия в лунном реголите и вставляют тепловые зонды, которые точно измеряют температуру. Эти сигналы передавались на Землю с помощью передатчика на солнечной энергии, в некоторых случаях в течение многих лет. Эти экспериментальные пакеты назывались ALSEP и включали в себя сейсмометры, пассивные ретрорефлекторы и другие «плюшки».

Я собираюсь дословно процитировать этот ответ от Space Exploration SE, поскольку он так хорошо подходит здесь.

Вкратце: число часто дается как 252 +/- 3 K (или около -21 ° C или -6 ° F), поэтому @BowlOfRed в значительной степени прибил его , используя первые принципы!

Без атмосферы равновесная температура на 1 а.е. составляет около -17°С. Я ожидаю, что это будет температура «у поверхности» вокруг экватора. Холоднее с увеличением широты.

Читая ссылки, кажется, что суточные колебания (то, что земляне могли бы назвать «месячными», а луни — «ежедневными») температуры затухают с глубиной 1/e около 30 сантиметров, поэтому к тому времени, когда человек достигает 1 метра, температура «стабилизируется» во времени , но, конечно, будет увеличиваться с глубиной, поскольку внутри Луны жарко. Вы можете видеть это на Рисунке 2 последней статьи («История подповерхностной температуры, охватывающей 3,5 года...»), где нанесены колебания температуры на разных глубинах вдоль зонда.

Кроме того, некоторые из этих данных уже можно найти в вопросе @KimHolder. Достаточно ли быстро повышается температура у поверхности Луны с глубиной? который цитирует статью NASA News Вниз по лунной кроличьей норе , которая затем цитирует Марка Робинсона из Университета штата Аризона, главного исследователя камеры LRO.

«Туннели предлагают идеальную радиационную защиту и очень благоприятную тепловую среду», — говорит Робинсон. «Как только вы опуститесь на 2 метра под поверхность Луны, температура останется довольно постоянной, вероятно, от -30 до -40 градусов по Цельсию».

В чем разница между фактическими измерениями температуры «наземной истины», обсуждаемыми ниже, и цитатой из цитаты?

( источник изображения также здесь ) Я предполагаю, что число от -30 до -40 является числом средней широты, в то время как следующее концентрируется на значениях ближе к экватору. Не существует физического способа, которым температура может упасть на 10 или 20°C при увеличении глубины на 1 метр, так что разница больше в контексте и местоположении.

---

---

Я не эксперт в планетарной науке, но часто цитируемое число для средней подповерхностной температуры примерно на 1 метр ниже поверхности, по-видимому, взято из следующих статей:

1. Измерение лунного теплового потока Аполлона-15 , Лангсет, М.Г., Кларк, С.П., Чут, Дж.Л. и др. Луна (1972) 4: 390. https://doi.org/10.1007/BF00562006

Абстрактный:

Эксперимент с тепловым потоком является одним из инструментов Аполлона для экспериментов на поверхности Луны (ALSEP), который был установлен на лунной поверхности на Аполлоне-15. Этот эксперимент предназначен для измерения температуры и тепловых свойств в недрах Луны, чтобы определить скорость потерь тепла из недр Луны через поверхность. Предварительно проанализировано около 45 дней (1 1/2 лунного месяца) данных. Этот анализ показывает, что вертикальный тепловой поток через реголит в одном месте зондирования составляет 3,3 × 10–6 Вт/см2 (±15%). Это значение составляет примерно половину среднего теплового потока Земли. Требуется дальнейший анализ данных за несколько лунных периодов, чтобы продемонстрировать, что это значение является репрезентативным для теплового потока на участке Хэдли-Рилль.Средняя подповерхностная температура на глубине 1 м составляет приблизительно 252,4 К в одном месте зонда и 250,7 К в другом.. Эти температуры примерно на 35 К выше средней температуры поверхности и указывают на то, что проводимость в поверхностном слое Луны сильно зависит от температуры. На глубине от 1 до 1,5 м скорость повышения температуры в зависимости от глубины составляет 1,75 К/м (±2%) в месте установки зонда 1. Измерения на месте показывают, что теплопроводность реголита увеличивается с глубиной. Были определены значения теплопроводности от 1,4 × 10–4 до 2,5 × 10–4 Вт/см·К; эти значения в 7-10 раз превышают значения поверхностной проводимости. Если наблюдаемый тепловой поток на базе Хэдли отражает скорость потери тепла по всей Луне (предположение, которое в настоящее время не полностью оправдано),

---

2. Натурные измерения лунного теплового потока (также здесь ) в советско-американской конференции по геохимии Луны и планет, Langseth, MG, and SJ Keihm, NASA Spec. Опубликовано, НАСА SP-30, 283 – 293, 1977.

---

Число часто дается как 252 +/- 3 K (или около -21 ° C или -6 ° F), как, например, в Широтном изменении подповерхностной лунной температуры: тепловые нейтроны Lunar Prospector RC Little WC Feldman S. Maurice I. Genetay DJ Lawrence SL Lawson O. Gasnault BL Barraclough RC Elphic TH Prettyman AB Binder Впервые опубликовано: 29 мая 2003 г. https://doi.org/10.1029/2001JE001497

---

Некоторые из экспериментальных и теоретических подробностей, лежащих в основе данных и их анализа, можно прочитать в « Пересмотренных значениях лунного теплового потока» , Langseth, MG, Keihm, SJ, & Peters, K., Lunar Science Conference, 7th, Хьюстон, Техас, март. 15-19, 1976, Материалы. Том 3. (A77-34651 15-91) Нью-Йорк, Pergamon Press, Inc., 1976, с. 3143-3171.