Содержание
- Чем объясняется отсутствие атмосферы на Луне?
- Что случилось с атмосферой Луны
- Откуда у Луны атмосфера?
- Классификация кратеров
- И не только на Луне
- И не только на Луне
- Плотность лунной атмосферы
- Плотность лунной атмосферы
- Притяжение Луны и Земли
- Почему у Луны нет и не может быть атмосферы?
- Роботы помогут
- Какие газы присутствуют в атмосфере
- Почему у Луны нет и не может быть атмосферы?
- Как влияет разреженная атмосфера
- Почему у Луны нет атмосферы?
- Чем объясняется отсутствие атмосферы на Луне?
- Почему посадочный модуль не оставил кратера?
- Луна ярко белая
Чем объясняется отсутствие атмосферы на Луне?
Содержать атмосферу дело достаточно хлопотное. Во первых надо иметь достаточную массу, чтобы гравитационно удерживать атмосферу. Это означает, что вторая космическая скорость (v₂) должна быть значительно выше (по крайней мере в 10 раз больше), чем скорость теплового движения молекул атмосферы. На примере Луны мы знаем, что v₂ = 2.4 км/сек. Солнечная сторона Луны прогревается до температуры более 100 °C. Это соответствовует среднеквадратичным отколнением скоростей (v = √ ) для молекул водорода, азота, кислорода и углекислого газа равным: v(H₂) = 2.2 км/сек, v(N₂) = 0.58 км/сек, v(О₂) = 0.54 км/сек, v(СО₂) = 0.46 км/сек. Таким образом, гравитация Луны удержать водород вообще не может. Более тяжёлые газы она вполне могла бы удержать, но только на короткое время из-за флуктуаций скоростей (распределение Максвелла). Шансы удержаться у поверхности Луны имеет разве что тяжеленный газ ксенон с v(Xe) = 0.27 км/сек, но этого не даст ему сделать самый существенный фактор — Солнечный ветер.
Средние скорости частиц солнечного ветра более 400 км/сек. В основном это поток протонов и электронов, постоянно бомбардирующих Луну. При взаимодействии с молекулами атмосферы (любого состава), частицы солнечного ветра передают им достаточно энергии и в прямом смысле выдувают их из гравитационных объятий Луны. Вот это и есть основная причина полного отсутствия атмосферы у Луны.
Солнечный ветер легко бы сдул атмосферу и с планеты Земля, если бы у Земли не было бы сильного магнитного поля. Именно геомагнитное поле защищает нашу атмосферу от разрушительного воздействия солнечного ветра.
Источник
Что случилось с атмосферой Луны
Причина тонкой газовой оболочки — сравнительно низкая гравитация спутника. Из-за нее большинство молекул газов рассеиваются в космическом пространстве. Но так было не всегда.
По одной из гипотез, около 3,5 млрд лет назад у Луны на протяжении 70 млн лет была собственная атмосфера, плотность которой втрое превышала сегодняшнюю марсианскую. В это время на нашем спутнике был пик активности лунных вулканов, вместе с лавой выбрасывалось столько газов, что их хватало не только для замещения улетевших в космос молекул, но и для увеличения их количества.
Причиной, почему эта атмосфера не сохранилась, явилось затухание активной вулканической деятельности: все больше пыли оседало на поверхность и все меньше газов выбрасывалось в окололунное пространство. Когда количества новых молекул газов стало не хватать для возмещения поглощенных космосом, наступила критическая точка, и лунная атмосферная оболочка стала истощаться, пока не исчезла.
Ученые предполагают, что ранее на Луне было много вулканов, благодаря которым атмосфера на спутнике Земли была намного плотнее, чем сейчас. Credit: Forbes
Сегодняшняя тонкая газовая оболочка, состоящая в основном из молекул водорода и ионов гелия, аргона и метана, — это совокупность нескольких физических процессов:
- радиоактивного распада вещества в недрах Луны;
- воздействия на поверхность солнечных лучей и космического излучения;
- падения метеоритов.
Во время радиоактивного распада вещества, который непрерывно протекает в недрах Луны, выделяются свободные изотопы газов. Поднимаясь на поверхность, они становятся основой газовой прослойки. Дальше в ее формировании участвует Солнце.
Газовая оболочка Луны зависит от Солнца, поэтому атмосфера на ее дневной стороне отличается от атмосферы на ночной. Credit: FayerWayer
На дневной стороне Луны большинство атомов водорода разгоняются до скорости свыше 2,38 км/с (минимальная скорость, необходимая для преодоления лунного притяжения) и улетают в космическое пространство. На ночной стороне скорость молекул сильно снижается, и они опускаются на поверхность.
Ионы других газов тяжелее водорода (гелий — в 2 раза, неон — в 10, аргон — почти в 20), и развить достаточную скорость, чтобы улететь, не могут. На освещенной Солнцем стороне они находятся над ее поверхностью, на неосвещенной — на ней.
Еще один источник пополнения газовой прослойки — маленькие метеориты, регулярно падающие на поверхность спутника. От их ударов поднимается не только лунная пыль, но и молекулы лежащих на ней газов.
Откуда у Луны атмосфера?
Откуда же взялась атмосфера Луны? Какую природу она имеет? По большей части ее газы образуются в результате взаимодействия между Луной и Солнцем. Солнечный ветер состоит из заряженных частиц. И бомбардировка поверхности Луны этими электрически взаимодействующими ветрами провоцирует выделение из лунной поверхности различных химических элементов. А тепла и света от Солнца достаточно, чтобы стимулировать дальнейшие химические реакции. Это добавляет еще больше содержимого в атмосферу Луны. Создание атмосферы Луны — это непрерывный процесс. Это очевидно. Поскольку составляющие ее молекулы в конечном итоге улетают в космос.
Выброс газов из-под поверхности — еще один вероятный источник поддержания лунной атмосферы. Подобные явления происходят в результате сейсмической активности.
Лунотрясения могут быть вызваны различными событиями — воздействием крупных метеоритов, обвалом стенок кратеров, резкими изменениями температуры поверхности, приливным (гравитационным) притяжением Земли. И происходят довольно регулярно. Сейсмические измерительные приборы, оставленные на Луне Аполлоном-17, зафиксировали 12 000 лунотрясений в период с 1972 по 1977 год.
Если все атмосферные газы Луны сжать, они будут весить всего 25 000 кг. Это необычайно мало для спутника диаметром около 3500 километров.
Классификация кратеров
Ученые классифицировали пять видов кратерных чаш, к которым можно отнести 99% всех ЛК. Предложенное ими разделение кратеров получило название от аббревиатуры лаборатории, где проводились исследования.
LPL-типы:
- Аль-Баттани (ALC).
- Био (BIO).
- Созигена (SOS).
- Триснеккера (TRI).
- Тихо (TYC).
Типы ALC и BIO считаются простыми. К ним относятся почти все ЛК, диаметры которых меньше 10 км. Они выглядят как классическая чаша с гладкими боковыми стенками, но у BIO дно меньше и более плоское, чем у ALC.
Впадины типа SOS отличаются широким плоским дном и отсутствием террас и центральных пиков. Их своеобразность пока не нашла объяснения — не ясно, имели они такое строение изначально или приняли форму бассейна в результате вторичных метеоритных ударов.
Классификация кратеров. Credit: aol.com
ЛК диаметром от 10 до 50 км относятся к TRI-типу. Для них характерно частичное обрушение внутренних стен чаши. Иногда встречаются экземпляры с пиком в центральной части дна.
Практически все ЛК, размеры которых превосходят 50 км в поперечнике, подобны кратеру Тихо, т. е. относятся к типу TYC. Их дно расположено глубоко, часто имеет в центре массивный пик, а стены состоят из террас, переходящих одна в другую.
Если диаметр кратерной чаши превышает 200-300 км, то центральных пиков не наблюдается и кратеры становятся бассейнами.
Более сложное строение TRI и TYC обусловлено увеличивающейся энергией, которая выделяется при столкновении тел, имеющих большие размеры.
И не только на Луне
Атмосферы подобного типа можно найти на Меркурии. Они есть на некоторых крупных астероидах. А так же на некоторых из спутников Сатурна и Юпитера. Тела, которые являются достаточно плотными и достаточно большими, чтобы превысить определенный гравитационный порог, способны удерживать слабые атмосферы. При условии, конечно, что там существуют источники атмосферных газов. Которые, собственно, и создают эти атмосферы.
В дополнение к содержащимся в ней газам атмосфера Луны регулярно загрязняется гигантскими пылевыми облаками, поднимающимися с поверхности. За это явление ответственны ультрафиолетовые лучи солнечного света. Пыльные облака могут подниматься довольно высоко из-за низкой гравитации. Эта атмосферная пыль порождает явление, известное как свечение лунного горизонта . Его можно наблюдать тогда, когда Солнце находится на горизонте Луны. Пыль поднимается в течение лунного дня. А затем, ночью, оседает обратно на поверхность Луны. И так происходит ежедневно.
Эта пыль оказалась настоящей проблемой для астронавтов Аполлона. Лунная пыль — очень мелкая и липкая субстанция. Ее воздействие привело к значительному износу материалов, использованных при изготовлении космических скафандров астронавтов Аполлонов. Эта пыль также способна портить и засорять чувствительное оборудование. И может стать настоящей головной болью для будущих поселений на Луне. Если таковые вообще когда-нибудь будут построены.
Атмосфера Луны — не единственная интересная вещь, найденная на этом замечательном спутнике. На его полюсах также имеются значительные запасы льда. Объемы которых, по последним оценкам, могут превышать 600 миллионов тонн. Молекулы воды были обнаружены и в других широтах. В лунной пыли. Это свидетельствует о перемещении воды из полярных регионов в более низкие широты в результате циркуляции атмосферы.
Эта вода может быть использована будущими колониями Луны или научными станциями. Которые смогут добывать из нее кислород для дыхания.
Источник
И не только на Луне
Атмосферы подобного типа можно найти на Меркурии. Они есть на некоторых крупных астероидах. А так же на некоторых из спутников Сатурна и Юпитера. Тела, которые являются достаточно плотными и достаточно большими, чтобы превысить определенный гравитационный порог, способны удерживать слабые атмосферы. При условии, конечно, что там существуют источники атмосферных газов. Которые, собственно, и создают эти атмосферы.
В дополнение к содержащимся в ней газам атмосфера Луны регулярно загрязняется гигантскими пылевыми облаками, поднимающимися с поверхности. За это явление ответственны ультрафиолетовые лучи солнечного света. Пыльные облака могут подниматься довольно высоко из-за низкой гравитации. Эта атмосферная пыль порождает явление, известное как свечение лунного горизонта. Его можно наблюдать тогда, когда Солнце находится на горизонте Луны. Пыль поднимается в течение лунного дня. А затем, ночью, оседает обратно на поверхность Луны. И так происходит ежедневно.
Эта пыль оказалась настоящей проблемой для астронавтов Аполлона. Лунная пыль — очень мелкая и липкая субстанция. Ее воздействие привело к значительному износу материалов, использованных при изготовлении космических скафандров астронавтов Аполлонов. Эта пыль также способна портить и засорять чувствительное оборудование. И может стать настоящей головной болью для будущих поселений на Луне. Если таковые вообще когда-нибудь будут построены.
Атмосфера Луны — не единственная интересная вещь, найденная на этом замечательном спутнике. На его полюсах также имеются значительные запасы льда. Объемы которых, по последним оценкам, могут превышать 600 миллионов тонн. Молекулы воды были обнаружены и в других широтах. В лунной пыли. Это свидетельствует о перемещении воды из полярных регионов в более низкие широты в результате циркуляции атмосферы.
Эта вода может быть использована будущими колониями Луны или научными станциями. Которые смогут добывать из нее кислород для дыхания.
Источник
Плотность лунной атмосферы
Плотность лунной атмосферы в 10 триллионов раз меньше, чем атмосферы Земли. Плотность зависит от лунных «суток»: на освещенной солнцем дневной стороне у поверхности лунной почвы концентрация ионов газа в 1 см³ составляет 10 в 4 степени, а на темной ночной — 10 в 5 степени. Для нашей планеты этот показатель равен 2,7х10 в 19 степени.
До тех пор, пока они не разгонятся больше 2,38 км/с, чтобы улететь в космос, или не замедлятся до 1,68 км/с, чтобы быть притянутыми гравитацией спутника, молекулы в этой газовой прослойке движутся вокруг Луны по эллиптическим орбитам, как микроскопические спутники.
Плотность лунной атмосферы
Плотность лунной атмосферы в 10 триллионов раз меньше, чем атмосферы Земли. Плотность зависит от лунных «суток»: на освещенной солнцем дневной стороне у поверхности лунной почвы концентрация ионов газа в 1 см³ составляет 10 в 4 степени, а на темной ночной — 10 в 5 степени. Для нашей планеты этот показатель равен 2,7х10 в 19 степени.
До тех пор, пока они не разгонятся больше 2,38 км/с, чтобы улететь в космос, или не замедлятся до 1,68 км/с, чтобы быть притянутыми гравитацией спутника, молекулы в этой газовой прослойке движутся вокруг Луны по эллиптическим орбитам, как микроскопические спутники.
Притяжение Луны и Земли
Влияние земной гравитации на лунный ландшафт можно рассмотреть на примере лунных морей. На стороне спутника, обращенной к планете, их существенно больше — они составляют более 30% площади полушария. Для сравнения, на другом полушарии лунные моря занимают 2,5% площади поверхности.
Лунные моря представляют собой относительно ровные участки поверхности небесного объекта, залитые застывшей лавой и покрытые пылью. Скопление их на обращенной к Земле стороне ученые объясняют действием силы земного притяжения. Если бы не приливные силы Земли, то лава распределилась бы по поверхности небесного тела равномерно.
Гравитационные силы Луны оказывают влияние на Землю. В первую очередь сила лунного тяготения сказывается на водных массах.
В науке популярно утверждение, что с этим влиянием связаны морские приливы и отливы:
- Прилив наблюдается на том полушарии, над которым находится в данный период спутник.
- Отлив является результатом того, что по мере движения небесных тел влияние гравитации Луны ослабевает.
Научный мир не смущают некоторые парадоксы. Например, влияние Солнца на земную поверхность во много раз больше по сравнению с влиянием спутника. Однако причиной подъема и спада уровня моря считают не его, а Луну.
Почему у Луны нет и не может быть атмосферы?
Наверное, каждый из нас видел фотографии Земли, сделанные из космоса. Голубая планета с огромными облаками и массой воды, а также размытостью границ шара.
При этом посмотрев на Луну, человек не видит ничего подобного: у нашего спутника нет облаков. Граница поверхности чёткая, все кратеры и вмятины на поверхности хорошо видны даже в телескоп. И всё это из-за того, что на Луне, в отличие от Земли, нет атмосферы.
Но исследования многих астрономов, включая исследователей из Лондонского университета, подтверждают наличие плотной атмосферы 3.4 миллиарда лет назад. Но куда она делась?
Почему же у Луны нет атмосферы?
Ну, во-первых, она есть. Да, она в 10 триллионов раз разреженнее земной, но она всё же есть. И состоит она из благородных газов (гелия, неона и аргона) и водорода. Но почему у нашего спутника нет атмосферы, схожей с земной?
Краткий ответ — испарилась из-за слабой силы притяжения. Но в этом нужно разобраться.
О слабой силе притяжения говорят сотни исследований, проведенных на ее поверхности. Так, знаменитая лунная экспедиция «Апполон-15», подарила нашему миру сотни интереснейших снимков.
Тогда другой вопрос: как способность удерживать атмосферу зависит от силы притяжения?
Необходимо вернуться к Земле и понять, почему на ней атмосфера держится. По сути, воздух представляет собой лишь смесь постоянно движущихся молекул, скорость которых может меняться в зависимости от температуры, давления и других факторов. Средняя скорость таких молекул не превышает 0.5 км в секунду, что кстати, равно скорости полета пули. Но это среднее значение — молекулы способны двигаться как гораздо быстрее, так и гораздо медленнее.
Почему пуля не улетает с Земли? Потому что её скорости недостаточно для преодоления земного притяжения. Минимальная скорость для его преодоления равна 11.2 км/с. И у пули нет такой скорости.
Однако молекулы воздуха способны двигаться с различными скоростями, и хотя абсолютное большинство молекул неспособно преодолеть земное притяжение, всё же есть молекулы, способные улететь с поверхности. На такое способно менее 0.01% всех молекул воздуха. И они улетают — но на их место приходят новые молекулы кислорода и азота.
Теперь вернёмся к Луне и применим такую же логику
Сила притяжения Земли составляет 9.8 м/c^2, а на Луне в 6 раз меньше — лишь 1.62 м/с^2. И чтобы покинуть Луну, любому телу (включая молекулы) требуется скорость в 2.4 км/с. И хотя средняя скорость молекул всё же меньше этого значения, огромное количество молекул способно улететь с поверхности Луны. А затем Солнце нагревает оставшиеся молекулы, они приобретают энергию и также способны улететь с Луны. Именно так наш спутник и лишился атмосферы.
Луна никогда не сможет быть освоена в полной степени
Даже если поставить на Луне генератор кислорода и азота, атмосфера всё равно будет улетучиваться в космос. Поэтому вместо расходования ресурсов впустую легче построить купол, который не позволит газовым смесям рассеиваться по космосу. Сегодня подобных технологий нет, что говорит о нескором освоении лунной поверхности.
При этом не стоит думать, что подобное явление просматривается лишь на лунной поверхности, это вовсе не так. На Марсе, Меркурии и множестве спутников планет-газовых гигантов нет атмосферы по причине их низкой массы. И у нас пока нет ответа, как решить эту проблему.
Источник
Роботы помогут
Итак, мы решили отправить человека на Луну. Последний раз человечество это сделало в 70-е, во времена печатных машинок и «Pong». Теперь мы живем в мире, где есть видеозвонки и поезда-маглевы. Неужели мы действительно не способны отправить человека на Луну? В чем проблема?
А проблема, точнее проблемы, в следующем. На Луне нет воздуха. Очень низкая гравитация. Почти нет никакой атмосферы. Температура за день там может опускаться от +123 градусов Цельсия до -198 градусов Цельсия. Каждодневно на Луну падают микрометеориты. А так как там нет атмосферы, радиация будут проходить сквозь человека, как нож через масло. В конце концов, на Земле сейчас такая обстановка, что политические и финансовые проблемы могут рано или поздно угрожать даже отправке человека на орбиту планеты, не говоря уже о Луне.
К тому же проблему реголита никто не отменял. Никогда не слышали о реголите? Это такая пыль, которая составляет 65-километровую корку лунной поверхности, покрытую другими породами и камнями. Она очень опасна не только для техники, но и для человека.
В конечном итоге задача по поселению человека на Луне потребует строительства инфраструктуры. На это уйдет очень много времени, проекты будут постоянно откладываться, а многие обещания не сдерживаться. Когда пытаешься что-то построить на гигантском пустынном камне, расположенном в 387 000 километрах от дома, то бюрократические проволочки выходят на совершенно новый и беспрецедентный уровень. Короче, проблем очень много. Поэтому проще отправить на Луну роботов.
На Луну роботов уже отправляли. Первыми это сделал Советский Союз в 1970-м. Однако многим понятно, что Луна является наиболее достижимой целью именно по части человеческих космических исследований, поэтому дебаты о том, что почему бы миру не возобновить туда пилотируемые полеты, вместо того чтобы отправлять роботов, не утихают ни на день.
Ровер Юйту исследует лунную поверхность
Тем не менее космические агентства по всему миру продолжают игнорировать или откладывать возможность человеческих миссий на Луну и выбирают в таком случае роботов. Китай, например, в 2013 году отправил на спутник луноход Юйту. Ровер собрал множество новой и полезной информации, включая сведения, которые указывают на то, что лунные вулканы за последние 3 миллиарда лет на самом деле были более активны, чем считалось до этого момента.
В 2010 году Япония объявила о том, что собирается к 2020 году построить роботизированную лунную базу. Для этих целей было выделено 2 миллиарда долларов. Прогресс, правда, в этом деле совсем не виден. А совсем недавно представители японского космического агентства JAXA вообще заявили, что у них «к настоящему моменту нет планов по отправки роботов для исследования Луны», однако агентство хочет отправить к Луне к 2020 году космический зонд.
Благодаря уже находящимся там роботам мы получили полезные сведения о «взаимоотношениях» Земли и Луны. Однако прогресс движется не так быстро, как того бы хотелось. Лунные миссии стали неинтересны еще и по той причине, что у космических агентств появились более амбициозные и в то же время более романтические планы — планы в отношении Марса.
И все же если мы все-таки соберемся на Луну, то как гарантировать успешность запланированных миссий и колонизации? Рассуждая здраво, что нам для этого потребуется?
Какие газы присутствуют в атмосфере
Теперь, когда мы установили, что Луна имеет атмосферу, хоть и очень-очень разреженную, можно перейти к следующему, не менее важному вопросу: какие газы входят в ее состав?
Основными компонентами атмосферы являются водород, аргон, гелий и неон. Впервые пробы были взяты экспедицией в рамках проекта «Аполлон». Именно тогда установили, что в состав атмосферы входят гелий и аргон. Уже значительно позже, используя специальное оборудование, астрономы, наблюдавшие за Луной с Земли, смогли установить, что она содержит также водород, калий и натрий.
Возникает вполне закономерный вопрос: если атмосфера Луны состоит из этих газов, то откуда же они взялись? С Землей все просто — многочисленные организмы, начиная от одноклеточных и заканчивая людьми, 24 часа в сутки превращают одни газы в другие.
А вот откуда взялась атмосфера Луны, если там нет и никогда не было живых организмов? На самом деле газы могли образоваться по самым разным причинам.
В первую очередь различные вещества были занесены многочисленными метеоритами, а также солнечным ветром. Все-таки на Луне выпадает значительно большее количество метеоритов, чем на Земле — опять же благодаря практически отсутствующей атмосфере. Кроме газа они могли принести на наш спутник даже воду! Имея большую плотность, чем газ, она не улетучивалась, а просто собиралась в кратеры. Поэтому сегодня ученые прилагают немало усилий, пытаясь отыскать хотя бы незначительные запасы — это может стать настоящим прорывом.
Почему у Луны нет и не может быть атмосферы?
Наверное, каждый из нас видел фотографии Земли, сделанные из космоса. Голубая планета с огромными облаками и массой воды, а также размытостью границ шара.
При этом посмотрев на Луну, человек не видит ничего подобного: у нашего спутника нет облаков. Граница поверхности чёткая, все кратеры и вмятины на поверхности хорошо видны даже в телескоп. И всё это из-за того, что на Луне, в отличие от Земли, нет атмосферы.
Но исследования многих астрономов, включая исследователей из Лондонского университета, подтверждают наличие плотной атмосферы 3.4 миллиарда лет назад. Но куда она делась?
Почему же у Луны нет атмосферы?
Ну, во-первых, она есть. Да, она в 10 триллионов раз разреженнее земной, но она всё же есть. И состоит она из благородных газов (гелия, неона и аргона) и водорода. Но почему у нашего спутника нет атмосферы, схожей с земной?
Краткий ответ — испарилась из-за слабой силы притяжения. Но в этом нужно разобраться.
О слабой силе притяжения говорят сотни исследований, проведенных на ее поверхности. Так, знаменитая лунная экспедиция «Апполон-15», подарила нашему миру сотни интереснейших снимков.
Тогда другой вопрос: как способность удерживать атмосферу зависит от силы притяжения?
Необходимо вернуться к Земле и понять, почему на ней атмосфера держится. По сути, воздух представляет собой лишь смесь постоянно движущихся молекул, скорость которых может меняться в зависимости от температуры, давления и других факторов. Средняя скорость таких молекул не превышает 0.5 км в секунду, что кстати, равно скорости полета пули. Но это среднее значение — молекулы способны двигаться как гораздо быстрее, так и гораздо медленнее.
Почему пуля не улетает с Земли? Потому что её скорости недостаточно для преодоления земного притяжения. Минимальная скорость для его преодоления равна 11.2 км/с. И у пули нет такой скорости.
Однако молекулы воздуха способны двигаться с различными скоростями, и хотя абсолютное большинство молекул неспособно преодолеть земное притяжение, всё же есть молекулы, способные улететь с поверхности. На такое способно менее 0.01% всех молекул воздуха. И они улетают — но на их место приходят новые молекулы кислорода и азота.
Теперь вернёмся к Луне и применим такую же логику
Сила притяжения Земли составляет 9.8 м/c^2, а на Луне в 6 раз меньше — лишь 1.62 м/с^2. И чтобы покинуть Луну, любому телу (включая молекулы) требуется скорость в 2.4 км/с. И хотя средняя скорость молекул всё же меньше этого значения, огромное количество молекул способно улететь с поверхности Луны. А затем Солнце нагревает оставшиеся молекулы, они приобретают энергию и также способны улететь с Луны. Именно так наш спутник и лишился атмосферы.
Луна никогда не сможет быть освоена в полной степени
Даже если поставить на Луне генератор кислорода и азота, атмосфера всё равно будет улетучиваться в космос. Поэтому вместо расходования ресурсов впустую легче построить купол, который не позволит газовым смесям рассеиваться по космосу. Сегодня подобных технологий нет, что говорит о нескором освоении лунной поверхности.
При этом не стоит думать, что подобное явление просматривается лишь на лунной поверхности, это вовсе не так. На Марсе, Меркурии и множестве спутников планет-газовых гигантов нет атмосферы по причине их низкой массы. И у нас пока нет ответа, как решить эту проблему.
Источник
Как влияет разреженная атмосфера
Теперь, когда мы разобрались, какая атмосфера на Луне, можно внимательнее изучить вопрос о том, какое влияние она оказывает на ближайшее к нам космическое тело. Впрочем, точнее будет признать, что она практически никак не влияет на Луну. А вот к чему это приводит?
Начнем с того, что наш спутник совершенно не защищен от солнечной радиации. В результате, «прогулявшись» по его поверхности без специального, довольно мощного и громоздкого защитного оборудования, вполне можно получить радиоактивное облучение за считаные минуты.
Также спутник беззащитен перед метеоритами. Большинство из них, входя в атмосферу Земли, практически без остатка сгорают от трения об воздух. За год на планету выпадает около 60 000 килограммов космической пыли — вся она была метеоритами разного размера. На Луну же они падают в первозданном виде, так как ее атмосфера слишком разреженная.
Наконец, суточные перепады температуры просто огромные. Например, на экваторе днем почва может нагреваться до +110 градусов по Цельсию, а ночью — остывать до -150 градусов. На Земле этого не происходит благодаря тому, что плотная атмосфера играет роль своеобразного «одеяла», не пропускающего часть солнечных лучей до поверхности планеты, а также не позволяя теплу испариться ночью.
Почему у Луны нет атмосферы?
Пару дней назад один из читателей прислал на мой адрес электронной почты следующий вопрос:
Давайте разбираться. Действительно у Плутона есть очень разреженная, но все же какая-никакая атмосфера. Давление на поверхности Плутона составляет примерно 1 Па. Для сравнения атмосферное давление на Земле при нормальных условиях составляет 101325 Па. Вообще технически у Луны есть атмосфера, но она в миллионы раз более разрежена, чем даже атмосфера Плутона. Давление на поверхности Луны составляет 0.00000001 Па.
Есть несколько причин, по которым у Луны нет атмосферы.
Близость к Солнцу
У Луны нет магнитного поля. Кроме того у Луны довольно слабая гравитация. Частицы солнечного ветра уносят частицы газа в космос, во-первых потому, что нет магнитного поля, которое могло бы защитить атмосферу Луны, а во-вторых потому что притяжение Луны слабое и частицам газа легко его преодолеть. Поэтому Луна не может удержать сколько-нибудь плотную атмосферу.
Более крупные планеты, такие как Венера и Земля удерживают атмосферу во-первых благодаря более сильной гравитации, а во-вторых благодаря наличию магнитного поля (у Венеры нет собственного магнитного поля, зато есть индуцированное). Марс также сохранил остатки атмосферы благодаря своей гораздо большей массе.
Плутон тоже не имеет магнитного поля, но находится в 30 раз дальше от Солнца и получает в 900 раз меньше солнечного ветра чем Луна. Поэтому ему и удаётся сохранять очень слабую атмосферу.
Низкая скорость убегания
Как уже было отмечено выше, у Луны слабая гравитация. Поэтому скорость убегания (вторая космическая скорость) Луны гораздо ниже, чем для Земли. Например у поверхности Земли эта скорость составляет 11.2 км/с, а у поверхности Луны — 2.37 км/c.
Это означает, что любая частица движущаяся со скоростью 2.37 км/с (или быстрее) неизбежно покинет Луну и улетит в космос. С помощью распределения Максвелла е сложно посчитать средние скорости движения молекул для большинства газов.
Большинство лёгких газов, таких как водород и гелий вполне могут достичь скорости убегания и покинуть Луну даже без помощи солнечного ветра. Так, например, средняя скорость молекул водорода при комнатной температуре составляет почти 2 км/c.
Нет источников пополнения
Другой причиной почему атмосферы у Луны нет, является то, что на Луне нет тектонической и вулканической активности. Так как нет тектоники плит и активных вулканов, то атмосфера не пополняется выбросами вулканических газов. Т.е. атмосфера Луны не пополняется новыми газами, а те что были раньше — уносит куда подальше солнечным ветром или улетают сами по себе.
На Плутоне же атмосфера постоянно пополняется как за счёт периодического подтаивания разогреваемых солнцем углеводородных льдов на поверхности Плутона, так и за счёт выбросов газа из недр планеты, в частности азота. Точный источник этих выбросов пока не установлен, предполагается что в недрах Плутона все еще идёт какая-то геологическая активность.
Атмосфера всё же была!
Однако, как показывают исследования образцов лунного грунта доставленных астронавтами миссий Аполлон, в частности магматических горных пород, в прошлом Луна обладала довольно плотной атмосферой. Примерно в два раза более плотной, чем сейчас у Марса.
Было это примерно 3.5 — 3.8 миллиардов лет назад. Атмосфера по видимому была сформирована из вулканических газов вырвавшихся на поверхность в результате извержений вулканов, а также благодаря столкновению Луны с различными метеоритами.
Атмосфера Луны состояла по большей части из углекислого газа, но также содержала пары воды, что даёт основания считать, что возможно в течении хотя бы короткого периода времени на поверхности Луны могла быть вода в жидком виде.
Впрочем в это время Луна уже была в приливном захвате Земли. Т.е. повёрнута к Земле всегда одной стороной. Из-за этого день и ночь на Луне длились десятки земных суток и сколько-нибудь существенные водоёмы все же сформироваться там не могли. Период в течение которого Луна имела атмосферу по оценкам учёных составляет около 35-40 миллионов лет.
Источник
Чем объясняется отсутствие атмосферы на Луне?
Содержать атмосферу дело достаточно хлопотное. Во первых надо иметь достаточную массу, чтобы гравитационно удерживать атмосферу. Это означает, что вторая космическая скорость (v₂) должна быть значительно выше (по крайней мере в 10 раз больше), чем скорость теплового движения молекул атмосферы. На примере Луны мы знаем, что v₂ = 2.4 км/сек. Солнечная сторона Луны прогревается до температуры более 100 °C. Это соответствовует среднеквадратичным отколнением скоростей (v = √ ) для молекул водорода, азота, кислорода и углекислого газа равным: v(H₂) = 2.2 км/сек, v(N₂) = 0.58 км/сек, v(О₂) = 0.54 км/сек, v(СО₂) = 0.46 км/сек. Таким образом, гравитация Луны удержать водород вообще не может. Более тяжёлые газы она вполне могла бы удержать, но только на короткое время из-за флуктуаций скоростей (распределение Максвелла). Шансы удержаться у поверхности Луны имеет разве что тяжеленный газ ксенон с v(Xe) = 0.27 км/сек, но этого не даст ему сделать самый существенный фактор — Солнечный ветер.
Средние скорости частиц солнечного ветра более 400 км/сек. В основном это поток протонов и электронов, постоянно бомбардирующих Луну. При взаимодействии с молекулами атмосферы (любого состава), частицы солнечного ветра передают им достаточно энергии и в прямом смысле выдувают их из гравитационных объятий Луны. Вот это и есть основная причина полного отсутствия атмосферы у Луны.
Солнечный ветер легко бы сдул атмосферу и с планеты Земля, если бы у Земли не было бы сильного магнитного поля. Именно геомагнитное поле защищает нашу атмосферу от разрушительного воздействия солнечного ветра.
Источник
Почему посадочный модуль не оставил кратера?
Заявление: При посадке лунный модуль должен был оставить своим двигателем кратер на поверхности, однако на фото никакой воронки не видно. Кроме того, поднявшаяся при посадке корабля лунная пыль должна была осесть на опорах модуля, но ее нет.
Объяснение: Гравитация на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. Поэтому эффект от удара потоками работающего двигателя будут гораздо меньше. Кроме того, в последние мгновения перед касанием о поверхность спутника модуль опускался со скоростью около 15 см в секунду. Посадка оказалась настолько мягкой, что экипаж не сразу понял, в какой момент произошло касание о поверхность.
В земных условиях при старте ракеты пыль разлетается клубами во все стороны. Но на Земле, в отличии от Луны, имеются потоки воздуха, которые эту пыль разносят. При посадке на спутник лунная пыль была потревожена только там, где ее коснулись сами опоры или выхлопы реактивных двигателей.
Луна ярко белая
Когда мы смотрим на Луну ночью, на фоне темного неба может показаться, что она светит ярким белым светом. Думаю, не стоит объяснять, что на самом деле Луна вообще не светится сама по себе, а лишь отражает свет Солнца. Причем ее поверхность имеет не белый цвет, а серый, напоминающий старый асфальт.
Что касается цвета свечения, он сильно искажается атмосферой, которая выполняет роль фильтра. Ее частички рассеивают некоторые длины волн. Когда луна находится низко, то свету приходится преодолевать весь слой атмосферы. При этом в синем конце спектра свет рассеивается, а в красном нет. По мере того, как спутник поднимается, свет становится более желтым.
