¿Conocemos las fluctuaciones y la profundidad de temperatura constante de la luna?

¿Conocemos las fluctuaciones y la profundidad de temperatura constante de la luna?

Sí, en algunos sitios de aterrizaje de Apolo, ¡se ha medido cuidadosamente! Los astronautas hicieron agujeros profundos en el regolito de la Luna y colocaron sondas térmicas que midieron con precisión la temperatura. Estas señales fueron enviadas por radio a la Tierra por un transmisor de energía solar, en algunos casos durante años. Estos paquetes experimentales se llamaron ALSEP e incluían sismómetros y retrorreflectores pasivos y otras "golosinas".

Voy a citar textualmente esta respuesta de Space Exploration SE, ya que encaja muy bien aquí.

tl; dr: el número a menudo se da como 252 +/- 3 K (o alrededor de -21 ° C o -6 ° F), ¡así que @BowlOfRed prácticamente lo logró usando los primeros principios!

Sin atmósfera, la temperatura de equilibrio a 1AU es de aproximadamente -17C. Esperaría que esa fuera la temperatura "cerca" de la superficie alrededor del ecuador. Más frío a medida que aumenta la latitud.

Leyendo las referencias, parece que la oscilación diurna (lo que los terrícolas podrían llamar "mensual" o los lunies "diaria") en la temperatura decae con una profundidad de 1/e de unos 30 centímetros, por lo que para cuando se llega a 1 metro, el la temperatura se "estabiliza" temporalmente , pero por supuesto aumentará con la profundidad ya que el interior de la Luna es caliente. Puede ver esto en la Figura 2 del último artículo ("Historias de temperatura del subsuelo, que abarcan 3,5 años...") donde se trazan las oscilaciones de temperatura a diferentes profundidades a lo largo de la sonda.

Además, algunos de estos datos ya se pueden encontrar en la pregunta de @KimHolder. ¿La temperatura cerca de la superficie de la Luna aumenta bastante rápido con la profundidad? quien cita como artículo de NASA News Down the Lunar Rabbit-hole que luego cita a Mark Robinson de la Universidad Estatal de Arizona, investigador principal de la cámara LRO.

"Los túneles ofrecen un escudo de radiación perfecto y un ambiente térmico muy benigno", dice Robinson. "Una vez que llegas a 2 metros bajo la superficie de la Luna, la temperatura permanece bastante constante, probablemente alrededor de -30 a -40 grados C".

¿Por qué la diferencia entre las mediciones de temperatura reales de la "verdad básica" que se analizan a continuación y la cotización de una cotización?

( Fuente de la imagen también aquí ) Supongo que el número de -30 a -40 es un número de latitud media, mientras que el siguiente se concentra en los valores más cercanos al ecuador. No hay forma física de que la temperatura pueda bajar 10 o 20 °C en 1 metro de profundidad creciente, por lo que la diferencia es más el contexto y la ubicación.

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No soy un experto en ciencia planetaria, pero el número citado a menudo para una temperatura subsuperficial promedio de aproximadamente 1 metro debajo de la superficie parece provenir de los siguientes documentos:

1. La medición del flujo de calor lunar del Apolo 15 , Langseth, MG, Clark, SP, Chute, JL et al. La Luna (1972) 4: 390. https://doi.org/10.1007/BF00562006

Abstracto:

El experimento de flujo de calor es uno de los instrumentos del Paquete de experimentos de superficie lunar Apolo (ALSEP) que se colocó en la superficie lunar en el Apolo 15. Este experimento está diseñado para realizar mediciones de temperatura y propiedades térmicas en el subsuelo lunar para determinar la tasa de pérdida de calor desde el interior lunar a través de la superficie. Se han analizado de forma preliminar unos 45 días (1 1/2 lunaciones) de datos. Este análisis indica que el flujo de calor vertical a través del regolito en un sitio de sondeo es de 3,3 × 10−6 W/cm2 (±15 %). Este valor es aproximadamente la mitad del flujo de calor promedio de la Tierra. Se requiere un análisis adicional de los datos de varias lunaciones para demostrar que este valor es representativo del flujo de calor en el sitio de Hadley Rille.La temperatura media del subsuelo a una profundidad de 1 m es de aproximadamente 252,4 K en un sitio de sondeo y 250,7 K en el otro.. Estas temperaturas están aproximadamente 35 K por encima de la temperatura media de la superficie e indican que la conductividad en la capa superficial de la Luna depende en gran medida de la temperatura. Entre 1 y 1,5 m, la tasa de aumento de la temperatura en función de la profundidad es de 1,75 K/m (±2 %) en el sitio de la sonda 1. Las mediciones in situ indican que la conductividad térmica del regolito aumenta con la profundidad. Se determinaron valores de conductividad térmica entre 1,4 × 10−4 y 2,5 × 10−4 W/cm K; estos valores son un factor de 7 a 10 mayor que los valores de la conductividad superficial. Si el flujo de calor observado en la Base Hadley es representativo de la tasa de pérdida de calor en toda la luna (una suposición que no está completamente justificada en este momento),

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2. Mediciones in situ del flujo de calor lunar (también aquí ) en la Conferencia Soviético-Estadounidense sobre Geoquímica de la Luna y los Planetas, Langseth, MG, y SJ Keihm, NASA Spec. Publ., NASA SP-30, 283 – 293, 1977.

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El número a menudo se da como 252 +/- 3 K (o alrededor de -21 °C o -6 °F) como por ejemplo en la variación de latitud de la temperatura lunar del subsuelo: Lunar Prospector, neutrones térmicos RC Little WC Feldman S. Maurice I. Genetay DJ Lawrence SL Lawson O. Gasnault BL Barraclough RC Elphic TH Prettyman AB Binder Primera publicación: 29 de mayo de 2003 https://doi.org/10.1029/2001JE001497

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Algunos de los detalles experimentales y teóricos detrás de los datos y su análisis se pueden leer en Valores de flujo de calor lunar revisados , Langseth, MG, Keihm, SJ y Peters, K., Lunar Science Conference, 7th, Houston, Tex., March 15-19, 1976, Actas. Volumen 3. (A77-34651 15-91) Nueva York, Pergamon Press, Inc., 1976, p. 3143-3171.