Konstante Temperatur unter der Mondoberfläche

tl;dr: Die Zahl wird oft mit 252 +/- 3 K (oder etwa -21 °C oder -6 °F) angegeben, also hat @BowlOfRed es mit den ersten Prinzipien ziemlich genau getroffen!

Ohne Atmosphäre beträgt die Gleichgewichtstemperatur bei 1 AE etwa -17 ° C. Ich würde erwarten, dass dies die Temperatur "nahe" der Oberfläche um den Äquator ist. Mit zunehmendem Breitengrad kälter.

Beim Lesen der Referenzen scheint es, dass die tägliche Schwankung (was Earthies als "monatlich" oder Lunies als "täglich" bezeichnen könnten) der Temperatur mit einer 1 / e-Tiefe von etwa 30 Zentimetern abnimmt, also wenn man 1 Meter erreicht, die Die Temperatur "stabilisiert" sich zeitlich , wird aber natürlich mit der Tiefe zunehmen, da das Innere des Mondes heiß ist. Sie können dies in Abbildung 2 des letzten Artikels sehen ("Subsurface temperature historys, decking 3.5 years..."), wo die Temperaturschwankungen in verschiedenen Tiefen entlang der Sonde aufgetragen sind.

Außerdem sind einige dieser Daten bereits in der Frage von @KimHolder zu finden. Steigt die Temperatur nahe der Mondoberfläche mit der Tiefe ziemlich schnell an? der als NASA-Nachrichtenartikel Down the Lunar Rabbit-hole zitiert, der dann Mark Robinson von der Arizona State University zitiert, den Hauptermittler für die LRO-Kamera.

"Die Tunnel bieten einen perfekten Strahlungsschutz und eine sehr günstige thermische Umgebung", sagt Robinson. „Sobald man bis auf 2 Meter unter die Mondoberfläche gelangt, bleibt die Temperatur ziemlich konstant, wahrscheinlich um die -30 bis -40 Grad Celsius.“

Warum der Unterschied zwischen den unten diskutierten tatsächlichen Temperaturmessungen der "Grundwahrheit" und dem Zitat eines Zitats?

(Bildquelle auch hier ) Meine Vermutung ist, dass die Zahl von -30 bis -40 eine Zahl in mittleren Breitengraden ist, während sich das Folgende auf Werte näher am Äquator konzentriert. Es gibt keine physikalische Möglichkeit, die Temperatur in 1 Meter zunehmender Tiefe um 10 oder 20 ° C zu senken, daher ist der Unterschied mehr Kontext und Ort.

Ich bin kein Experte für Planetenwissenschaften, aber die oft zitierte Zahl für eine durchschnittliche Untergrundtemperatur etwa 1 Meter unter der Oberfläche scheint aus den folgenden Papieren zu stammen:

1. Die Mondwärmestrommessung von Apollo 15 , Langseth, MG, Clark, SP, Chute, JL et al. Der Mond (1972) 4: 390. https://doi.org/10.1007/BF00562006

Abstrakt:

Das Wärmeflussexperiment ist eines der Instrumente des Apollo Lunar Surface Experiment Package (ALSEP), das auf der Mondoberfläche von Apollo 15 platziert wurde. Dieses Experiment wurde entwickelt, um Temperatur- und thermische Eigenschaftenmessungen im Monduntergrund durchzuführen, um die Geschwindigkeit zu bestimmen Wärmeverlust aus dem Mondinneren durch die Oberfläche. Etwa 45 Tage (1 1/2 Lunationen) an Daten wurden vorläufig analysiert. Diese Analyse zeigt, dass der vertikale Wärmefluss durch den Regolith an einer Sondenstelle 3,3 × 10 –6 W/cm2 (±15 %) beträgt. Dieser Wert entspricht etwa der Hälfte des durchschnittlichen Wärmeflusses der Erde. Eine weitere Analyse der Daten über mehrere Lunationen ist erforderlich, um zu zeigen, dass dieser Wert repräsentativ für den Wärmefluss am Standort Hadley Rille ist.Die mittlere Untergrundtemperatur in 1 m Tiefe beträgt an einer Sondenstelle etwa 252,4 K und an der anderen 250,7 K. Diese Temperaturen liegen etwa 35 K über der mittleren Oberflächentemperatur und weisen darauf hin, dass die Leitfähigkeit in der Oberflächenschicht des Mondes stark temperaturabhängig ist. Zwischen 1 und 1,5 m beträgt die Temperaturanstiegsrate als Funktion der Tiefe 1,75 K/m (±2 %) am Standort von Sonde 1. In-situ-Messungen zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit des Regoliths mit der Tiefe zunimmt. Es wurden Wärmeleitfähigkeitswerte zwischen 1,4 × 10−4 und 2,5 × 10−4 W/cm K ermittelt; diese Werte sind um den Faktor 7 bis 10 größer als die Werte der Oberflächenleitfähigkeit. Wenn der beobachtete Wärmefluss an der Hadley Base repräsentativ für die mondweite Wärmeverlustrate ist (eine Annahme, die derzeit nicht vollständig gerechtfertigt ist),

2. In-situ-Messungen des Mondwärmeflusses (auch hier ) in der Soviet-American Conference on Geochemistry of the Moon and Planets, Langseth, MG, und SJ Keihm, NASA Spec. Publ., NASA SP-30, 283 – 293, 1977.

Die Zahl wird oft mit 252 +/- 3 K (oder etwa -21 °C oder -6 °F) angegeben , wie zum Beispiel in Latitude Variation of the Subsurface Lunar Temperature: Lunar Prospector Thermal Neutrons RC Little WC Feldman S. Maurice I. Genetay DJ Lawrence SL Lawson O. Gasnault BL Barraclough RC Elphic TH Prettyman AB Binder Erstveröffentlichung: 29. Mai 2003 https://doi.org/10.1029/2001JE001497

Einige der experimentellen und theoretischen Details hinter den Daten und ihrer Analyse können in Revised lunar heat-flow values ​​nachgelesen werden , Langseth, MG, Keihm, SJ, & Peters, K., Lunar Science Conference, 7., Houston, Texas, März 15-19, 1976, Proceedings. Band 3. (A77-34651 15-91) New York, Pergamon Press, Inc., 1976, p. 3143-3171.