Температура на Луне: от холода до жары и их последствия
Луна, наш ближайший космический сосед, может показаться холодной и безжизненной, но на самом деле ее температура варьируется в экстремальных пределах. Эти колебания тепла и холода играют ключевую роль в понимании условий на ее поверхности и могут иметь огромное значение для будущих миссий человека. Давайте рассмотрим, как температура Луны меняется в зависимости от различных факторов и что это означает для будущих исследований.
Луна может показаться холодной, безжизненной скалой. Но насколько холодно на самом деле на лунной поверхности? Какова температура на Луне?
На самом деле, там не так уж и холодно - по крайней мере, не всегда. Как и на Земле, температура поверхности Луны меняется в зависимости от того, попадает ли на нее солнечный свет. На самом деле, эти температурные колебания могут быть весьма драматичными.
«Температура просто дико колеблется от очень горячей до очень холодной», - рассказал Live Science Джон Моннье, профессор астрономии из Мичиганского университета. По словам Моннье, температура на Луне может колебаться от минус 148 градусов по Фаренгейту до более 212 градусов по Фаренгейту (от минус 100 градусов по Цельсию до более 100 градусов по Цельсию).
В отличие от этого, средняя температура поверхности Земли составляет 59 градусов по Фаренгейту (15 градусов Цельсия), но колеблется от минус 129 до 134 градусов по Фаренгейту (от минус 89 до 57 градусов Цельсия), согласно данным НАСА.
Хотя Земля и Луна находятся примерно на одинаковом расстоянии от Солнца - около 93 миллионов миль (150 миллионов километров) - несколько факторов влияют на то, почему их температуры так отличаются. Во-первых, на Земле есть атмосфера, которая удерживает тепло и поддерживает умеренную, пригодную для жизни температуру на нашей планете. У Луны нет атмосферы, поэтому она уязвима для солнечного жара, - говорит Моннье.
На Земле также есть огромные океаны, которые поглощают и накапливают энергию солнца и медленно отдают ее ночью. Скалистая Луна, напротив, то запекается, то охлаждается в свете и тени. Более того, лунный цикл день-ночь примерно равен земному месяцу, поэтому ее поверхность подвергается воздействию света и тьмы в течение более длительных периодов.
Лунный грунт, известный как реголит, является «очень хорошим изолятором», - говорит Моннье. Поэтому и в светлое, и в темное время суток поверхность Луны сохраняет тепло или холод. Эти температурные изменения происходят по всей поверхности Луны. Хотя реголит является хорошим изолятором, он не является хорошим проводником. Во время полетов «Аполлона-15» и «Аполлона-17» экипаж проводил измерения тепловых потоков под поверхностью. Средняя температура в 14 дюймах (35 сантиметров) под поверхностью в местах измерений была на 40-45 кельвинов теплее, чем на поверхности, что говорит о том, что недра Луны не подвергаются таким же температурным перепадам.
По данным НАСА, вблизи экватора Луны температура может достигать 250 F (121 C) при солнечном свете и опускаться до минус 207 F (минус 133 C) в темноте. После Меркурия поверхность Луны имеет самую экстремальную тепловую среду в Солнечной системе.
Однако на полюсах Луны солнце не всходит и не заходит. Оно никогда не находится более чем на 1,5 градуса выше или ниже горизонта, поэтому отбрасывает длинные тени, которые вращаются вместе с Луной. Из-за таких низких углов некоторые кратеры находятся в вечной темноте. По словам Моннье, вполне возможно, что в этих кратерах, известных как постоянно затененные области, содержатся частицы льда, которые могут иметь решающее значение для выживания человека на Луне.
НАСА измерило температуру Луны с помощью орбитального аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), который был запущен в июне 2009 года. В июле 2022 года LRO с помощью встроенной тепловой камеры Diviner Lunar Radiometer Experiment обнаружил, что в некоторых затененных областях внутри ям сохраняется температура около 63 F (17 C). Это свидетельствует о том, что эти ямы могут стать подходящим местом для жилья человека.
Однако в некоторых затененных областях Луны может быть очень холодно, и там даже может быть самая низкая температура в Солнечной системе, предполагает исследование. Кратеры на южном полюсе Луны могут быть «вдвойне затененными», то есть они защищены не только от прямого солнечного тепла, но и от вторичных источников нагрева, таких как солнечная радиация, отражающаяся от соседних областей. Прямые температуры в этих кратерах не измерялись, но вполне возможно, что они могут быть 25 кельвинов (минус 414,67 F, или минус 248,15 C) или даже холоднее.
Понимание того, как температура Луны колеблется в разных местах, также будет иметь решающее значение для будущих исследований. Даже прежде чем рассматривать возможность длительного пребывания человека на Луне, мы должны создать оборудование, способное выдерживать высокие и низкие температуры, говорит Моннье. Также важно понять, как изолирующий реголит взаимодействует с различными приборами, чтобы избежать их перегрева.
«Если мы хотим иметь на Луне постоянное поселение, например, базу, или научные приборы, то, конечно, мы должны знать температуру и ее изменения, чтобы создавать приборы, которые будут работать долго», - сказал Моннье.
На сегодняшний день NASA продолжает изучать температуру Луны, используя данные с орбитального аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter. Новейшие исследования показывают, что в некоторых затененных кратерах температура может опускаться до -414°F (-248°C), что делает их потенциально важными для исследований и возможной колонизации.