Какая температура на луне солнечной стороне. Температурный режим на луне. На Луне огромный температурный диапазон

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. т РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ НА ВОЛНЕ 8 мм.

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛУННОЙ ПОВЕРХНОСТИ С ИЗМЕНЕНИЕМ ФАЗЫ ЛУНЫ. Инфракрасно* излучение обнаруживает температуру самой поверхности Луны, а радиоизлучение идет с небольшой глубины. Резкий обрыв и взлет кривой в новолуние показывает падение температуры при полном затмении Луны. Только на полтора часа Земля закрывает доступ солнечных лучей на Луну, а лунная кора за это время остывает от +120 до -120°С.

ТЕМПЕРАТУРА ЛУНЫ

В Советском Союзе исследованиями лунных температур занимаются на Главной астрономической обсерватории Академии наук СССР в Пулкове.

Наблюдения ведутся на отражательных телескопах с параболическими зеркалами, дающими изображение Луны. В фокусе зеркала помещается прибор, измеряющий величину падающей на него радиации. Обычно это термоэлемент, принцип действия которого основан, как известно, на том, что в замкнутой цепи, состоящей из двух различных металлов, нагретых до различных температур, появляется электрический ток, величина которого пропорциональна разности температур двух спаев.

Падающая на Луну солнечная радиация частично отражается ее поверхностью, а частично поглощается, повышая ее температуру. Будучи нагрета выше окружающего пространства, Луна излучает энергию. Излучение это лежит в инфракрасной части спектра, то есть в области длин волн больших, чем у видимого света, и не воспринимаемых нашим глазом.

Таким образом, собранная зеркалом телескопа радиация состоит из отраженного лунной поверхностью солнечного излучения и собственного излучения Луны.

Для того чтобы вычислить температуру последней, необходимо знать величину только собственного излучения Луны. К счастью, оба излучения имеют различные длины волн и могут быть разделены с помощью водяного фильтра, поглощающего всю тепловую радиацию.

Если мы измерим всю приходящую от Луны энергию и часть ее, прошедшую через водяной фильтр, то разность этих величин даст нам собственное излучение лунной поверхности.

Правда, водяной фильтр не полностью разделяет обе радиации, так что приходится еще производить ряд вычислений для определения точного значения. Однако и после этого полученный результат не является еще величиной, позволяющей вычислить температуру Луны, так как излучение прошло через земную атмосферу, сильно "его поглотившую. Величина поглощения земной атмосферой длинноволновой радиации не является постоянной, а меняется от ночи к ночи. Поэтому ее приходится определять для каждой наблюдательной ночи отдельно. Только после учета этого поглощения, наконец, получается настоящая величина температурного излучения Луны.

Каково же о к азалось значение температуры на Луне? Сейчас можно считать установленным, что температура лунной поверхности изменяется от -И20°С около лунного полдня до -»150°С во время лунной ночи. Наблюдения во время затмений обнаружили поразительно быстрое падение температуры с уменьшением приходящей от Солнца энергии. В течение трех часов температура лунной поверхности падает почти на 200°

Быстрое падение температуры во время затмений указывает на весьма низкую величину теплопроводности поверхностного слоя Луны. Ни одна из земных пород не обладает тдким низким ее значением. Поэтому, по-видимому, можно считать установленным, что поверхность Луны примерно на 5 см глубиной покрыта слоем породы в очень размельченном состоянии, типа пыли. О более глубоких слоях лунной поверхности пока трудно сказать, находится ли она в пылевом состоянии, или является первозданной сплошной породой.

М. ЗЕЛЬЦЕР, кандидат физико-математических наук,

Пулковская обсерватория

РАДИОРАЗВЕДКА ЛУНЫ_____

Чтобы узнать, какими ископаемыми богата Земля, посылают геологическую партию. Но как разведать состав Луны: из чего сложена ее кора, чем покрыта ее поверхность?

О природе Луны нам говорят: солнечный свет, отраженный ее поверхностью, и ее собственное тепловое излучение. Отраженный свет хорошо ознакомил нас с рельефом Луны, но он мало сообщает о свойствах поверхности и ничего о том, чго делается в глубине. О температуре Луны, ее изменениях в течение месяца и во время лунных затмений мы узнаем, принимая собственное тепловое излучение Луны на инфракрасных волнах и в радиодиапазоне. Радиоволны разной длины - от миллиметров до метра - рассказывают о том, как изменяется температура лунной коры от поверхности вглубь.

Вещество лунной поверхности слегка прозрачно для радиоволн, поэтому радиотелескоп принимает излучение также и с некоторой глубины. Чем глубже слой, тем меньшая часть его излучения проходит наружу. Прозрачность зависит от длины волны. Волны большей длины меньше поглощаются, как это обычно бывает у твердых диэлектриков. Инфракрасные волны исходят из самой поверхности Луны. Радиоволны длиной 3 см излучаются слоем толщиной 10- 15 см, а волны длиной 20 см - слоем толщиной почти

(См. окончание на 13-й стр.)

Несмотря на то, что наш спутник находится на одинаковом с Землёй расстоянии от Солнца, температура на Луне колеблется от аномально низкой, до аномально высокой.
Некоторые учёные считают, что температурный режим на нашем спутнике – самый экстремальный в Солнечной системе.

Так как атмосфера Луны крайне разрежена, то основное влияние на температуру поверхности оказывает степень её освещённости. В дневное время атмосфера, рассеивая солнечные лучи, не допускает сильного прогревания, а в ночное время сохраняет тепло, защищая от переохлаждения.

Температурный диапазон

На ночной стороне Луны температура опускается до -173C, а на стороне, обращённой к Солнцу, она может достигать +127C в зависимости от степени освещённости. Температура лунных пород на глубине 1 метр постоянна и составляет -35C.
Минимальные температуры наблюдаются возле полюсов спутника на дне кратеров. Так как наклон лунной оси к плоскости эклиптики всего полтора градуса, туда никогда не доходит солнечный свет. В кратерах в районе Северного полюса зарегистрирована температура -249C, что близко к значению абсолютного нуля.
Во время полных солнечных затмений, которые длятся полтора часа, температура за этот промежуток времени падает на 250-300C и затем так же быстро поднимается до предыдущих значений.

Как измерили

Температура измерялась при помощи инфракрасных датчиков автоматических межпланетных станций, выведенных на окололунную орбиту или приземлявшихся на поверхность спутника. Поэтому результаты измерений имеют высокую степень точности.

Наука

Когда наступает полнолуние, яркий свет Луны притягивает наше внимание, но Луна хранит и другие секреты, который могут вас удивить.

1. Существует четыре типа лунных месяцев

Наши месяца соответствуют примерно тому промежутку времени, которое требуется нашему естественному спутнику для прохождения полных фаз.

Из раскопок ученые обнаружили, что люди еще с эпохи палеолита считали дни связывая их с фазами Луны. Но на самом деле существует четыре разных вида лунных месяцев.

1. Аномалистический - продолжительность времени, которая требуется Луне, чтобы пройти вокруг земли, измеряемое от одного перигея (ближайшая к Земле точка орбиты Луны) до другого, что занимает 27 дней, 13 часов, 18 минут, 37,4 секунды.

2. Узловой - продолжительность времени, которая требуется Луне для того, чтобы пройти от точки пересечения орбит и вернутся к ней, что занимает 27 дней, 5 часов, 5 минут, 35,9 секунд.

3. Сидерический - продолжительность времени, которая требуется Луне, чтобы обойти землю, ориентируясь по звездам, что занимает 27 дней, 7 часов, 43 минут, 11,5 секунд.

4. Синодический - продолжительность времени, которая требуется Луне, чтобы пройти вокруг земли, ориентируясь по Солнцу (это промежуток времени между двумя последовательными соединениями с Солнцем - перехода от одного новолуния к другому), что занимает 29 дней, 12 часов, 44 минут, 2,7 секунд. Синодический месяц берется за основу во многих календарях и используется для разделения года

2. С Земли мы видим немногим больше половины Луны

Большинство справочников упоминают, что из-за того, что Луна вращается только один раз во время каждого витка вокруг Земли, мы никогда не видим больше половины всей ее поверхности. По правде говоря, нам удается увидеть больше во время ее прохождения по эллиптической орбите, а именно 59 процентов .

Скорость вращения Луны является одинаковой, но не ее частота вращения, что позволяет нам увидеть только край диска время от времени. Другими словами, два движения не происходят совершенно синхронно, несмотря на то, что они сходятся к концу месяца. Этот эффект называется либрация по долготе .

Таким образом, Луна колеблется в направлении востока и запада, позволяя нам увидеть чуть дальше по долготе с каждого края. Оставшийся 41 процент мы никогда не увидим с Земли, а если бы кто-то находился на той стороне Луны, то он бы ни за что не увидел Землю.

3. Требуется сотни тысяч Лун, чтобы сравнится с яркостью Солнца

Видимая звездная величина Полной Луны -12,7, но Солнце в 14 раз ярче, при видимой звездной величине -26,7. Соотношение яркости Солнца и Луны составляет 398,110 к 1 . Столько Лун потребуется, чтобы сравнится с яркостью Солнца. Но все это спорный вопрос, так как не существует способа вместить столько Лун на небе.
Небо составляет 360 градусов, включая ту половину за горизонтом, которую мы не можем увидеть, и таким образом в небе больше 41,200 квадратных градусов. Луна соответствует только половине градуса поперек, что дает площадь в 0,2 квадратных градуса. Таким образом, вы можете заполнить все небо, включая ту половину, которая лежит под нашими ногами, 206,264 полными Лунами и у вас все равно останется 191,836, чтобы соответствовать яркости Солнца.

4. Первая и последняя четверть Луны и наполовину не такие яркие, как Полная Луна

Если бы поверхность Луны была бы как совершенно гладкий бильярдный шар, то яркость ее поверхности, была бы везде одинаковой. В таком случае, она бы была в два раза ярче.

Но у Луны очень неровный рельеф , особенно около границы света и тени. Ландшафт Луны пронизан бесчисленными тенями от гор, валунов и даже мельчайших частиц лунной пыли. Кроме того, поверхность Луны покрыта темными областями. В конечном счете, в первой четверти, Луна в 11 раз менее яркая чем, когда она полная . На самом деле Луна немного ярче в первой четверти, чем в последней, так как в этой фазе некоторые части луны отражают свет лучше, чем в других фазах.

5. 95 процентов освещенной Луны в два раза менее яркие, чем полная Луна

Хотите верьте, хотите нет, но примерно за 2,4 дня до и после полнолуния Луна светит в два раза менее ярче полной Луны. Несмотря на то, что 95 процентов Луны освещается в это время, и большинству обычных наблюдателей будет казаться, что это полнолуние, ее яркость примерно на 0,7 величин меньше, чем при полной фазе, что делает ее в два раза менее яркой.

6. Если смотреть с Луны, Земля тоже проходит через фазы

Однако, эти фазы противоположны лунным фазам , которые мы видим с Земли. Когда мы видим новолуние, то с Луны можно наблюдать полную Землю. Когда Луна находиться в первой четвери, то Земля находиться в последней четверти, а когда Луна между второй четвертью и полнолунием, то Земля видна в виде полумесяца, и наконец, Земля в новой фазе видна, когда мы видим полнолуние.

С любой точки Луны (за исключением самой удаленной стороны, откуда нельзя увидеть Землю), Земля находится на том же самом месте на небе.

С Луны, Земля кажется в четыре раза больше, чем полная Луна , когда мы ее наблюдаем, и в зависимости от состояния атмосферы, светит от 45 до 100 раз ярче полной Луны. Когда полная Земля видна на лунном небосводе, она освещает окружающий лунный ландшафт голубовато-серым светом.

7. Затмения тоже меняются, если смотреть с Луны

Не только фазы меняются местами, если смотреть с Луны, но и лунные затмения являются солнечными затмениями, если смотреть с Луны . В этом случае, земной диск закрывает Солнце.

Если он полностью закрывает Солнце, узкая полоска света окружает темный диск Земли, который подсвечивается Солнцем. Это кольцо имеет красноватый оттенок, так как он получается вследствие сочетания света восходов и закатов, который происходят в этот момент. Вот почему во время полного лунного затмения, Луна приобретает красноватый или медный оттенок.

Когда на Земле происходит полное затмение Солнца, наблюдатель с Луны может видеть в течение двух или трех часов как небольшое, отчетливое темное пятно медленно перемещается через поверхность Земли. Это темная тень Луны, которая падает на Землю,называется умбра. Но в отличие от лунного затмения, когда Луна полностью поглощается тенью Земли, лунная тень меньше на несколько сотен километров в ширину, когда касается Земли, появляясь только в виде темного пятна.

8. Кратеры Луны называются по определенным правилам

Лунные кратеры формировались астероидами и кометами, которые сталкивались с Луной. Считается, что только на ближней стороне Луны примерно 300,000 кратеров, шириной больше чем 1 км .

Кратеры называются в честь ученых и исследователей . Например, Кратер Коперника был назван в честь Николая Коперника , польского астронома, который в 1500 годах обнаружил, что планеты движутся вокруг Солнца. Кратер Архимеда назван в честь математика Архимеда , который сделал множество математических открытий в 3 веке до нашей эры.

Традиция присваивать личные имена лунным образованиям началась в 1645 Майклом ван Лангреном (Michael van Langren) , Брюссельским инженером, который назвал главные особенности Луны по имени королей и великих людей на Земле. На своей лунной карте он назвал самую большую лунную равнину (Oceanus Procellarum ) в честь своего покровителя испанского Филиппа IV .

Но всего шесть лет спустя, Джованни Батиста Рикколи(Giovanni Battista Riccioli) из Болоньи создал свою лунную карту, удалив имена, которые дал ван Лангрен и вместо этого присвоил имена в основном известных астрономов . Его карта стала основой системы, сохранившейся по сей день. В 1939 году, Британская Астрономическая Ассоциация выпустила каталог официально названных лунных формирований. "Кто есть кто на Луне ", указав названия всех образований принятых Международным Астрономическим Союзом (МАС ).

На сегодняшний день МАС продолжает решать, какие имена давать кратерам на Луне, наряду с именами для всех астрономических объектов. МАС организует именование каждого конкретного небесного тела вокруг конкретной темы.

Названия кратеров сегодня можно разделить на несколько групп. Как правило, кратеры Луны называли в честь умерших ученых, научных работников и исследователей , которые уже стали известны за свой вклад в соответствующих областях. Так кратеры вокруг кратера Аполло и Моря Москвы на Луне назовут в честь американских астронавтов и русских космонавтов.

9. На Луне огромный температурный диапазон

Если вы начнете искать в интернете данные о температуре на Луне, то, скорее всего, запутаетесь. Согласно данным NASA , температура на экваторе Луны варьирует от очень низкой (-173 градусов по Цельсию ночью) до очень высокой (127 градусов по Цельсию днем). В некоторых глубоких кратерах возле полюсов Луны, температура всегда около -240 градусов по Цельсию.

Во время лунного затмения, когда Луна движется к земной тени, всего за 90 минут, температура поверхности может упасть на 300 градусов по Цельсию.

10. На Луне свои часовые пояса

Вполне возможно сказать время на Луне. На самом деле, в 1970 году компания Хелброс Уотчес (Helbros Watches)попросила Кеннета Л.Франклина (Kenneth L. Franklin) , который много лет был главным астрономом в Нью-Йоркском Планетарии Хайден создать часы для космонавтов, ступивших на поверхность Луны . Эти часы измеряли время в так называемых "Лунациях " - время, которое требуется Луне, чтобы обратится вокруг Земли. Каждая Лунация соответствует 29,530589 дням на Земле.

Для Луны Франклин разработал систему, называемую лунное время . Он представил себе местные лунные часовые пояса согласно стандартным часовым поясам на Земле, но основываясь на меридианах, шириной 12 градусов. Они будут называться незамысловато "36 градусов по восточному поясному времени " и т.д., но возможно, что будут адаптированы и другие более запоминающиеся названия, как например, "Коперниковское время ", или "время Западного спокойствия ".

Таким образом, Луна ничем не защищена ни от солнечного нагревания в дневное время, ни от охлаждения - в ночное. Вместе с тем продолжительность солнечных суток на Луне составляет 294% дней. В таких условиях на поверхности Луны следует ожидать больших температурных контрастов между дневным и ночным временем, что фактически и наблюдается. Благодаря большим угловым размерам Луна доступна детальному температурному обследованию как в оптическом, так и в радиодиапазоне. Вот главнейшие результаты измерений теплового излучения Луны в инфракрасной и радиочастотной областях спектра:

1. Измерения в инфракрасной области дали для температуры поверхности Луны в субсолярной точке около +100 °С, а в антисолярной (полуночной) -160 °С; последняя величина подтверждается измерением радиоизлучения Луны вблизи новолуния на длине волны 1,3 мм. Сравнение с радиоизлучением Солнца привело к температуре Луны в ее полуночной области 124,5±8,6 К.

Убывание температуры во время полнолуния к лунному краю идет согласно закону , тогда как гладкая сфера должна давать падение по закону . При этом наблюдаются места нарушений, в которых температура выше, чем в их окрестностях. Как правило, оптически более темные места, например моря, оказываются горячее светлых; в частности, дно у большого лунного кратера почти всегда холоднее окружающей местности (см., однако, исключения на с. 530).

Рис. 214. Изменения температуры Луны по радиометрическим измерениям во время двух лунных затмений 1927 и 1939 гг. (две верхние кривые) и излучение лунной поверхности вовремя затмения 1939 г. В затмении 1939 г. измерялась субсолярная точка, а в затмении 1927 г. - точка вблизи, лимба

2. Во время лунных затмений, когда инсоляция поверхности Луны быстро изменяется и на некоторое время вовсе прекращается температура той или иной точки на диске Луны определяется притоком тепла изнутри через теплопроводность. Быстрое падение температуры указывает на малую теплопроводность. Как видно на рис. 214, температура субсолярной точки на Луне падает от 370 до 190 К всего, лишь за час с небольшим и так же быстро восстанавливается при возобновлении инсоляции. Краевая область Луны охлаждается до 160-150 К. Из этих измерений можно найти тепловую инерцию лунного поверхностного слоя, которая определяется произведением , где k - коэффициент теплопроводности и - объемная теплоемкость. Указанное произведение оказывается в пределах от 0,003 до . Для того чтобы отсюда вывести какие-либо заключения а горных породах, слагающих поверхность Луны, нужны какие-то предположения об их вероятной плотности и теплоемкости.

Оставаясь при разумных предположениях о и (порядка 1 г/см2 и 0,1 гкал/г соответственно), исследователи приходили к выводу, что теплопроводность на Луне очень низка (около 0,00025), и это соответствует представлению о мелко раздробленной или даже пылевой структуре поверхности Луны (такую теплопроводность имеют, например, - снег или стеклянная вата). Однако радиоизмерения температуры Луны дают более полное представление об этом.

3. В отличие от оптических, измерения в радиодиапазоне на сантиметровых и дециметровых волнах позволяют делать заключение о температурах под поверхностью: тем глубже, чем больше длина волны. Измерения яркостной температуры Луны приводят к постоянной составляющей температуры и накладывающегося на нее периодически меняющегося члена с убывающей по мере роста глубины амплитудой и запаздыванием по фазе. Последние две величины также зависят от произведения . Что касается глубины, откуда эффективно исходит излучение в длине волны Я, то она пропорциональна и может быть оценена вновь при разумных предположениях о слагающих поверхность материалах.

На длине волны см было найдено изменение температуры со временем в течение синодического месяца:

в шкале Кельвина; при найдено в шкале Кельвина

В последнем случае минимум наступает позже новолуния на периода, т. е. на дня. При и 9 см средние температуры равны соответственно 211 и 218 К, а для см температура Луны почти не меняется с фазой, тогда как средняя температура растет до см. Отсюда можно оценить температурный градиент на Луне не менее , что почти на два порядка больше, чем на Земле . Такой большой градиент также можно объяснить низкой теплопроводностью. Но так как никаких нарушений монотонности роста температуры с глубиной на Луне из радио наблюдений не замечается, то низкая теплопроводность, по-видимому, свойственна поверхностным слоям Луны в толще свыше десяти метров, т. е. не может быть следствием порошкообразного строения поверхности (возможного лишь на поверхности), и вместе с низкой плотностью говорит о губчатой, пористой структуре вроде пемзы, которая, как известно, есть один из видов застывшей лавы.

Измерения хода падения температуры в деталях лунной поверхности во время лунных затмений показали, что многие кратеры, в том числе малые и ничем не примечательные, остаются заметно теплее окружающей местности на все время затмения. Особенно медленно остывают кратеры Тихо, Коперник и Аристарх с их центральными горками, которые оставались на 50 К теплее соседних с ними мест лунной поверхности. Море Спокойствия и вообще моря остывают, как правило, медленнее материковых областей.

Вероятно, во всех этих случаях мы имеем дело с повышенной теплопроводностью слагающих пород или с меньшей толщиной мало проводящего слоя с малой теплопроводностью, или даже со скалами, совсем свободными от пылевых наслоений. Установленные на Луне тепловые приемники, обращенные к скалам, показывали гораздо более медленное понижение температуры после захода Солнца, нежели приемники, обращенные к открытому пространству.

На один квадратный метр поверхности нашей планеты, расположенной перпендикулярно солнечным лучам (для средних широт), в ясный летний день падает в одну секунду около 0,8 киловатт лучистой энергии. Если бы всю эту энергию можно было бы превратить в электрическую, то с одного гектара можно было бы «снимать» невиданный урожай - 8 тысяч киловатт электроэнергии.

Установлено, что за 5 минут человек, лежащий на пляже, получает столько солнечной энергии, сколько надо, чтобы нагреть от нуля до кипения 4 стакана воды или заставить гореть в течение 3,5 часа полуваттную лампочку в 50 свечей.

Половина всего солнечного тепла, достигающего поверхности нашей планеты, расходуется на испарение. Непрерывно к небу устремляются невидимые глазу потоки воды, которую солнечный луч превратил в пар.

В атмосфере при определенных условиях водяной пар сгущается, образуя облака. Рано или поздно дождевой каплей или легкой снежинкой, но земная вода неизбежно возвращается из облаков. Ученые подсчитали, что ежегодно на Землю выпадает более 500 тысяч кубических километров осадков. Это примерно равно объему воды в Черном море или почти в семи таких водоемах, как Каспий.

Без солнечных затмений не проходит ни одного года: ежегодно случается не менее 2 солнечных затмений. Годы без лунных затмений бывают довольно часто, примерно каждые 5 лет.

Самое продолжительное солнечное затмение длится не более семи минут.

Еще Архимед использовал солнечную энергию. Защищая родной город, он с помощью вогнутых зеркал с расстояния 200 метров поджег римские корабли, осаждавшие Сиракузы.

Полная Луна светит у нас на Земле в 440000 раз слабее Солнца.

Разница суточных температур на Луне такова, что ее жители могли бы днем купаться в расплавленной сере (+129,5 градуса Цельсия), а ночью кататься на коньках по замерзшему спирту (-127,5 градуса Цельсия).

Горы у северного и южного полюсов Луны настолько высоки, что их верхушки солнечные лучи освещают при всех фазах Луны. Их называют горами вечного дня на Луне.

Число кольцевых гор - цирков - на видимой с Земли стороне лунного шара доходит до 35000. Диаметр самых больших цирков около 300 км. Самая высокая лунная вершина достигает девяти километров - это составляет одну двухсотую часть лунного радиуса. А рекордсмен земных пиков - Джомолунгма вздымается лишь на одну семисотую часть радиуса Земли.

От некоторых лунных кратеров разбегаются светлые лучи. Природа их пока неизвестна. Одна из наиболее интересных лучевых систем - область кратера Тихо.

Шесть лучей, выходящих из этого кратера, превышают тысячу километров в длину, а один простирается на 4 тысячи километров.

На Луне есть Прямая стена. Она почти отвесно поднимается над окружающей местностью на 300 метров. Длина ее более ста километров.