Má náš Měsíc počasí?

Při cestě domů z volejbalového zápasu s mojí dospívající dcerou jsme si všimli úplňku. Přemýšlel jsem o 50. výročí Apolla 11 tento týden. Mírný pocit žárlivosti na mě také přelétl (úsměv), když jsem přemýšlel o fanoušcích na koncertu Duran Duran v raketové zahradě v Kennedyho vesmírném středisku. I když jsem mnohokrát viděl jednu z mých oblíbených kapel, jsem si jist, že bylo úžasné slyšet jejich prostorově laděný setlist v tomto prostředí a na oslavu mise Apollo. Když jsem se vytrhl z letmého závistivého okamžiku, rozhodl jsem se napsat něco o měsíci. Jelikož jsem meteorolog a profesor věd o atmosféře, bylo přirozené, že jsem odpověděl na otázku: „Má náš měsíc počasí?“

Abychom mohli odpovědět na tuto otázku, musíme odpovědět na jinou. Má náš měsíc vůbec atmosféru? Je lákavé říci „ne“. Lepší odpověď je však „nějaká“. Než se ponoříme hlouběji, je poučné definovat „atmosféru“ a popsat atmosférickou strukturu Země. Glosář meteorologie americké meteorologické společnosti je jedním z mých oblíbených zdrojů. Definuje atmosféru jako „Plynný obal gravitačně vázaný na nebeskou těleso (např. planeta, její satelit nebo hvězda). „Atmosféra Země je rozdělena do několika vrstev. Žijeme v troposféře. Většina z nás nikdy neopustí troposféru. Rozkládá se až na zhruba 6 až 7 mil. (~ 10 km), ale tato výška se může lišit v závislosti na nadmořské výšce (nižší v polárních oblastech) a ročním období (nižší v zimě). Asi 75-80% hmotnosti naší atmosféry je v troposféře a většina vlhkosti také .

Mezi 7 a 31 mil nad zemí (v průměru) najdeme stratosféru. Tropopauza je přechodová oblast mezi troposférou a stratosférou. Ozonová vrstva, která nás chrání před škodlivým ultrafialovým zářením (UV ) záření ze slunce je ve stratospu tady. Je to také vrstva, která zvyšuje teplotu s nadmořskou výškou kvůli absorpci UV záření. Říkáme tomu inverze. Mezosféra je 30 až 51 mil nad povrchem. Tato vrstva může mít podle NOAA teploty až -120 ° F. Mezi 51 a 400 mil je zvláštní vrstva zvaná termosféra. Teploty se pohybují od -184 ° F do několika tisíc stupňů F. Dokonce i při těchto teplotách by byla naše pokožka kvůli „řídkosti“ atmosféry chladná. Velmi vysoké teploty jsou způsobeny vysokou kinetickou energií molekul, ale necítila by se teplá, protože existuje jen velmi málo molekulárních kolizí. Tato vrstva je také domovem polární záře. Pokud jste astronaut, je to také vrstva, ve které byste mohli začít cítit pocit beztíže. Za termosférou se nachází exosféra. Podle satelitní divize NOAA se jedná o umístění mnoha satelitů obíhajících kolem Země. Níže uvedená grafika, poskytovaná NOAA, shrnuje vrstvy a některé zajímavé věci, které se v nich dějí.

Země má počasí, protože troposféra je relativně silná , obsahuje vodu a je hostitelem komplexního zobrazení fluidních a termodynamických interakcí. Což nás přivádí na Měsíc. Podle webových stránek Průzkumníka měsíční atmosféry a prachu v NASA:

nedávné studie potvrzují, že náš měsíc skutečně má atmosféru skládající se z neobvyklých plynů, včetně sodíku a draslíku, které se nenacházejí v atmosférách Země, Marsu nebo Venuše. Je to nekonečně malé množství vzduchu ve srovnání s atmosférou Země. Na úrovni moře na Zemi dýcháme atmosféru, kde každý centimetr krychlový obsahuje 10 000 000 000 000 000 000 molekul; ve srovnání má měsíční atmosféra méně než 1 000 000 molekul ve stejném objemu. To stále zní jako hodně, ale je to to, co považujeme za velmi dobré vakuum na Zemi. Hustota atmosféry na povrchu měsíce je ve skutečnosti srovnatelná s hustotou nejvzdálenějších okrajů zemské atmosféry, kde obíhá Mezinárodní vesmírná stanice.

V troposféře Země je většinou dusík a kyslík, ale stopové plyny jako oxid uhličitý a vodní pára jsou pro regulaci teploty naší planety nesmírně důležité. Mise NASA s názvem Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) zjistila, že měsíční atmosféra má také stopy metanu, oxidu uhličitého, helia, amoniaku a argonu.

Teploty se mohou na Měsíci divoce houpat. Tim Sharp napsal v článku na webu ProfoundSpace.org:

Teploty na Měsíci jsou extrémní, od horkého až po mrazivý chlad v závislosti na tom, kde svítí slunce. .Na Měsíci není žádná významná atmosféra, takže nemůže zachycovat teplo ani izolovat povrch …. Měsíc se otáčí kolem své osy asi za 27 dní. Den na jedné straně měsíce trvá asi 13 a půl dne, po němž následuje 13 a půl noci temnoty. Když sluneční světlo dopadne na povrch měsíce, teplota může dosáhnout 260 stupňů Fahrenheita (127 stupňů Celsia). Když slunce zapadne, teploty se mohou snížit na minus 280 F (minus 173 ° C).

Na Měsíci také nejsou roční období. Máme roční období, protože Země se naklání kolem osy zhruba o 23,5 stupňů. Kvůli axiálnímu naklonění Země, když obíhá kolem Slunce, různé části naší planety planeta je zahřívána odlišně. Z tohoto důvodu je v současné době léto na severní polokouli a zima na jižní polokouli. Měsíc je podle Tima Sharpa téměř vztyčený (pouze sklon 1,54 stupně), takže zde není sezónní variabilita.

Náš měsíc zjevně nemá počasí, jaké zažíváme na Zemi. Objevy vodního ledu na Měsíci však naznačují, že by mohl existovat nějaký druh „koloběhu vody“. Je ironií, že studie naznačují, že kdysi měl Měsíc významnější atmosféru. Tisková zpráva NASA z roku 2017 zaznamenala:

Výzkum dokončila planetární vulkanologka NASA Marshall Space Flight Center Debra Needhamová v Huntsville v Alabamě a planetární vědec David Kring na Lunární a planetární institut v Houstonu v Texasu naznačuje, že před miliardami let měl Měsíc ve skutečnosti atmosféru. Starověká měsíční atmosféra byla silnější než dnešní atmosféra Marsu a byla pravděpodobně schopná zvětrávat kameny a vytvářet vichřice. Snad nejdůležitější je, že by to mohl být zdroj pro část, ne-li pro veškerou vodu detekovanou na Měsíci.

To byla dlouhotrvající odpověď na otázku: „Má náš měsíc počasí?“ Doufám, že jste se něco naučili.