Есть ли на Луне атмосфера?
Утверждение о том, что атмосфера у Луны отсутствует, одновременно и правильное, и ошибочное. Плотной газовой оболочки, способной защитить поверхность от падения метеоритов, а жизнь на ней — от смертоносного космического излучения, у нашего спутника нет. Но у него есть тонкая и сильно разреженная газовая оболочка, которую можно считать атмосферой.
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.
Лунная атмосфера настолько разрежена, что для того чтобы произошло столкновение двух атомов присутствующих в ней газов, им нужно проделать путь длиной больше 10 радиусов Луны ночью и 100 — днем.
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.
Какие газы присутствуют
В атмосфере Луны нет воздуха, ее основу составляют:
- молекулы водорода;
- ионы гелия;
- ионы метана;
- ионы аргона;
- ионы неона.
В 1991 г. у Луны был обнаружен небольшой — размером 15-20 радиусов — натриевый хвост. Это открытие позволило сделать вывод о присутствии в лунной атмосфере небольшого количества ионов натрия и калия.
Американская космическая станция Lunar Prospector Orbiter (Лунный геолог) обнаружила у поверхности Луны следы радиоактивных изотопов радона и полония. Общую массу газовой прослойки Луны ученые оценивают в 25000 кг.
Как влияет разреженная атмосфера
Отсутствие атмосферы делает Луну уязвимой перед жестким космическим излучением, способным уничтожить все формы жизни на ее поверхности.
Также без атмосферы она подвержена большим температурным колебаниям. Освещенная Солнцем сторона спутника разогревается до +127ºС, а на неосвещенной температура составляет 173ºС ниже нуля.
На дне глубоких кратеров Лунных вулканов, куда Солнце никогда не заглядывает, температура опускается почти до абсолютного нуля — минус 247ºС. Таких низких температур пока не было зафиксировано даже на Плутоне.
Не имея атмосферы, Луна беззащитна перед метеоритной угрозой. Бомбардировка ее поверхности микрометеоритами, которые на Земле полностью сгорают, не достигая поверхности, на Луне происходит постоянно.
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.
Поднятая лунная пыль служила своеобразной прослойкой, не дававшей поверхности перегреваться днем и переохлаждаться ночью.
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.
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.
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.
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 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.
Понравилась статья? Ставь палец вверх и подписывайся на мой канал. Там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, медицина, технологии,изобретения и многое другое! Объясняю сложные вещи просто и понятно 🙂
Источник
Атмосфера Луны. Да, она существует.
Многие люди убеждены, у Луны нет атмосферы. Они думают, что на Луне царит космический вакуум. Но это на самом деле не так. На самом деле у нашего единственного спутника есть атмосфера. Так вот почему американские флаги колышутся на ветру! 🤔(Шутка).
Атмосфера Луны
Луна имеет крайне разреженную по сравнению с земной атмосферу. И дышать ей небезопасно. Потому что можно задохнуться😊. Тем не менее она существует. И ее характеристики были измерены с помощью приборов, доставленных на Луну астронавтами миссии Аполлон. А так же с помощью спутников, которые работали на лунной орбите в последующие годы.
Атмосфера Луны тоньше, чем самая тонкая бумага. На Земле, на уровне моря, воздух, которым мы дышим, содержит около 100 миллиардов миллиардов молекул в одном кубическом сантиметре. Кажется, что это невероятно большое число! И все же мы не видим воздух. Потому что молекулы газов, которые его составляют, имеют очень маленькие размеры.
В одном кубическом сантиметре лунной атмосферы всего-навсего около миллиона молекул. Это практически ничто, если сравнивать с плотностью атмосферы Земли. Тем не менее атмосфера Луны вполне реальна. И типична для тонких атмосфер, встречающихся на других телах Солнечной системы.
Состав атмосферы Луны похож на состав атмосферы Земли. В ней содержится азот, гелий, аргон, неона, аммиак, метан и углекислый газ. Эти газы были обнаружены в образцах, взятых с помощью прибора LACE. Который использовался в ходе последней пока миссии НАСА на Луну — Аполлон 17.
Также в атмосфере Луны были обнаружены натрий и калий. Интересно, что эти химические вещества не встречаются в атмосферах Земли, Марса и Венеры. Эти элементы были обнаружены астрономами, изучающими Луну с помощью специальных телескопов.
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.
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.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
Источник