Onko Kuullamme säätä?

Ajoessamme kotiin lentopallopeleiltä teini-ikäisen tyttäreni kanssa huomasimme täysikuun. Mietin Apollo 11: n 50-vuotisjuhlaa tällä viikolla. Lievä kateuden tunne valtasi myös minut (hymy), kun ajattelin faneja Duran Duran -konsertissa Kennedyn avaruuskeskuksen rakettipuutarhassa. Vaikka olen nähnyt yhden suosikkibändeistäni monta kertaa, olen varma, että oli mahtavaa kuulla heidän avaruudessa värjätty setlist tuossa ympäristössä ja Apollo-tehtävän kunniaksi. Kun ravistin itseäni ohikiitävästä kateellisesta hetkestä, päätin kirjoittaa jotain kuusta. Koska olen meteorologi ja ilmatieteiden professori, oli luonnollista, että vastaan kysymykseen ”Onko kuullamme säätä?”

Vastaamme tähän kysymykseen meidän on vastattava toiseen. Onko kuullamme edes ilmapiiri? On houkuttelevaa sanoa ”ei”. Parempi vastaus on kuitenkin ”eräänlainen”. Ennen kuin kaivamme syvemmälle, on opettavaista määritellä ”ilmakehä” ja kuvata maapallon ilmakehärakenne. American Meteorological Society Gleteary of Meteorology on yksi suosikkini lähteistä. Se määrittelee ilmakehän ”kaasumaiseksi verhoksi, joka on painovoimaisesti sidottu taivaaseen. keho (esim. planeetta, sen satelliitti tai tähti). ”Maapallon ilmakehä on jaettu useisiin kerroksiin. Elämme troposfäärissä. Suurin osa meistä ei koskaan lähde troposfääristä. Se ulottuu noin 6-7 mailiin (~ 10 km), mutta korkeus voi vaihdella korkeuden (napa-alueilla matalampi) ja vuodenajan (talvella matalampi) mukaan. Noin 75-80% ilmakehämme massasta on troposfäärissä ja suurin osa kosteudesta .

Stratosfääri löytyy keskimäärin 7–31 mailin korkeudesta maanpinnasta. Tropopausi on troposfäärin ja stratosfäärin välinen siirtymäalue. Otsonikerros, joka suojaa meitä haitallisilta ultraviolettisäteiltä (UV ) auringon säteily on stratospissa tässä. Se on myös kerros, jonka lämpötila nousee korkeuden kanssa UV-absorboinnin takia. Kutsumme sitä inversioksi. Mesosfääri on 30-51 mailia pinnan yläpuolella. Tämän kerroksen lämpötilat voivat olla niin kylmät kuin -120 ° F NOAA: n mukaan. 51 ja 400 mailin välillä on outo kerros, jota kutsutaan termosfääriksi. Lämpötilat vaihtelevat välillä -184 ° F – useita tuhansia ° F. Jopa näissä lämpötiloissa se tuntuisi kylmältä ihollemme ilmakehän ”ohuuden” vuoksi. Erittäin korkeat lämpötilat johtuvat molekyylien korkeasta kineettisestä energiasta, mutta se ei tuntuisi lämpimältä, koska molekyylitörmäyksiä on hyvin vähän. Tämä kerros on myös aurorojen koti. Jos olet astronautti, tämä on myös kerros, jossa saatat alkaa tuntea painottomuuden tunteen. Termosfäärin ulkopuolella eksosfääri löytyy. NOAA: n satelliittijaon mukaan tämä on monien matalalla maalla kiertävien satelliittien sijainti. NOAA: n alla oleva kuva esittää yhteenvedon kerroksista ja mielenkiintoisista asioista, joita niissä tapahtuu.

Maalla on säätä, koska troposfääri on suhteellisen paksu , sisältää vettä, ja siinä on monimutkainen näyttö neste- ja termodynaamisista vuorovaikutuksista. Tämä vie meidät kuuhun. NASA: n Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer -sivuston mukaan:

Viimeaikaiset tutkimukset vahvistavat, että kuullamme on todellakin ilmakehä, joka koostuu epätavallisista kaasuista, mukaan lukien natrium ja kalium, joita ei löydy maapallon, Marsin tai Venuksen ilmakehistä. Se on äärettömän pieni määrä ilmaa verrattuna maan ilmakehään. Maapallolla merenpinnalla hengitämme ilmakehää, jossa jokainen kuutiosenttimetri sisältää 10 000 000 000 000 000 000 molekyyliä; verrattuna kuun ilmakehään on alle 1 000 000 molekyyliä samassa tilavuudessa. Se kuulostaa silti paljon, mutta se on mielestämme erittäin hyvä tyhjiö maapallolla. Itse asiassa ilmakehän tiheys kuun pinnalla on verrattavissa maapallon ilmakehän syrjäisimpien reunojen tiheyteen, jossa kansainvälinen avaruusasema kiertää.

Maan troposfäärissä on enimmäkseen typpeä ja happea, mutta hivekaasut, kuten hiilidioksidi ja vesihöyry, ovat erittäin tärkeitä planeettamme lämpötilan säätelyssä. NASAn Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) -tutkimus havaitsi, että kuun ilmakehässä on myös metaanin, hiilidioksidin, heliumin, ammoniakin ja argonin jälkiä.

Lämpötilat voivat heilua kuussa villisti. Tim Sharp kirjoitti Space.com-artikkelissa:

Kuun lämpötilat ovat äärimmäiset, vaihtelevat kuumasta kiehuvasta kylmään kylmästä riippuen auringonpaisteesta .Kuulla ei ole merkittävää ilmakehää, joten se ei voi vangita lämpöä tai eristää pintaa …. Kuu pyörii akselillaan noin 27 päivässä. Päiväaika kuun toisella puolella kestää noin 13 ja puoli päivää, mitä seuraa 13 ja puoli yötä pimeyttä. Kun auringonvalo osuu kuun pintaan, lämpötila voi nousta 260 Fahrenheit-asteeseen (127 celsiusastetta). Kun aurinko laskee, lämpötila voi laskea miinus 280 F (miinus 173 C).

Kuulla ei ole myöskään vuodenaikoja. Meillä on vuodenaikoja, koska maapallo kallistuu akselille noin 23,5 astetta. Aksiaalisen kallistuksen takia, kun maa kiertää aurinkoa, meidän planeetta lämpenee eri tavalla. Tästä syystä on tällä hetkellä kesä pohjoisella pallonpuoliskolla ja talvi eteläisellä pallonpuoliskolla. Kuu on käytännössä pystyssä (vain 1,54 asteen kallistuma) Tim Sharpin mukaan, joten käytännössä ei ole kausivaihtelua.

Kuullamme ei tietenkään ole säätä, kuten koemme maapallolla. Kuun vesijään löydökset viittaavat kuitenkin siihen, että siellä voisi olla jonkinlainen ”veden kierto”. Ironista kyllä, tutkimukset ovat osoittaneet, että kuulla oli kerran merkittävämpi ilmapiiri. Vuoden 2017 NASA: n lehdistötiedotteessa todettiin:

NASA Marshallin avaruuslentokeskuksen planeettatulivuoren tutkija Debra Needham Huntsvillessä Alabamassa ja planeettatieteilijä David Kring Lunar and Planetary Institute Houstonissa, Texasissa, viittaa siihen, että miljardeja vuosia sitten Kuulla oli todella ilmapiiri. Muinainen kuun ilmakehä oli paksumpi kuin Marsin nykyinen ilmakehä ja pystyi todennäköisesti sietämään kiviä ja tuottamaan tuulimyrskyjä. Ehkä tärkeintä, se voi olla lähde joillekin, ellei koko Kuulle havaitulle vedelle.

Tämä oli pitkäkestoinen vastaus kysymykseen ”Onko kuullamme säätä?” Toivon, että opit jotain.