Har månen vår vær?

Mens vi kjørte hjem fra volleyballkamp med datteren min, la vi merke til fullmåne. Jeg reflekterte over 50-årsjubileet for Apollo 11 denne uken. En mild følelse av sjalusi suste også over meg (smil) da jeg tenkte på fans på Duran Duran-konserten i raketthagen på Kennedy Space Center. Selv om jeg har sett et av favorittbandene mine mange ganger, er jeg sikker på at det var fantastisk å høre deres romfargede settliste i den innstillingen og i feiringen av Apollo-oppdraget. Da jeg ristet meg ut fra et flyktig misunnelig øyeblikk, bestemte jeg meg for å skrive noe om månen. Siden jeg er professor i meteorolog og atmosfærisk vitenskap, var det helt naturlig at jeg svarte på spørsmålet «Har månen vår vær?»

For å svare på det spørsmålet, må vi svare på et annet. Har månen vår en atmosfære? Det er fristende å si «nei.» Imidlertid er et bedre svar «slags.» Før vi graver dypere, er det lærerikt å definere «atmosfære» og beskrive jordens atmosfæriske struktur. American Meteorological Society Glossary of Meteorology er en av mine favorittressurser. Den definerer en atmosfære som «En gassformet konvolutt gravitasjonelt bundet til en himmellegeme kroppen (f.eks. en planet, dens satellitt eller en stjerne). «Jordens atmosfære er delt inn i flere lag. Vi lever i troposfæren. De fleste av oss vil aldri forlate troposfæren. Den strekker seg opp til omtrent 6-7 miles (~ 10 km), men høyden kan variere i henhold til høyden (lavere i polare regioner) og årstid (lavere om vinteren). Omtrent 75-80% av massen av atmosfæren vår er i troposfæren og det meste av fuktigheten også .

Mellom 7 og 31 miles over bakken (i gjennomsnitt) finner vi stratosfæren. Tropopausen er overgangsområdet mellom troposfæren og stratosfæren. Ozonlaget, som beskytter oss mot skadelig ultrafiolett (UV ) stråling fra solen, er i stratosp her. Det er også et lag som øker i temperatur med høyde på grunn av UV-absorpsjonen. Vi kaller det en inversjon. Mesosfæren er 30 til 51 miles over overflaten. Dette laget kan ha temperaturer så kalde som -120 grader F ifølge NOAA. Mellom 51 og 400 miles er det et merkelig lag som kalles termosfæren. Temperaturene varierer fra -184 grader F til flere tusen grader F. Selv ved disse temperaturene vil det føles kaldt for huden vår på grunn av «tynnheten» i atmosfæren. De veldig høye temperaturene er på grunn av molekylenes høye kinetiske energi, men det føles ikke varmt fordi det er veldig få molekylære kollisjoner. Dette laget er også hjemmet til nordlysene. Hvis du er en astronaut, er dette også laget der du kan begynne å føle følelsen av vektløs. Utover termosfæren finnes eksosfæren. I følge NOAAs satellittinndeling er dette lokaliseringen til mange satellitter med lav jordbane. Grafikken nedenfor, levert av NOAA, oppsummerer lagene og noen interessante ting som skjer i dem.

Jorden har vær fordi troposfæren er relativt tykk , inneholder vann, og er vert for en kompleks visning av væske- og termodynamiske interaksjoner. Dette bringer oss til månen. Ifølge NASAs Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer-nettsted:

Nylige studier bekrefter at månen vår faktisk har en atmosfære som består av noen uvanlige gasser, inkludert natrium og kalium, som ikke finnes i atmosfærene på jorden, Mars eller Venus. Det er en uendelig liten mengde luft sammenlignet med jordens atmosfære. På havnivå på jorden puster vi inn en atmosfære der hver kubikkcentimeter inneholder 10 000 000 000 000 000 000 molekyler; til sammenligning har månatmosfæren mindre enn 1 000 000 molekyler i samme volum. Det høres fortsatt ut som mye, men det er det vi anser som et veldig godt vakuum på jorden. Faktisk er tettheten av atmosfæren ved månens overflate sammenlignbar med tettheten til de ytterste kantene av jordens atmosfære der den internasjonale romstasjonen kretser.

I troposfæren på jorden er det for det meste nitrogen og oksygen, men sporgasser som karbondioksid og vanndamp er ekstremt viktige for å regulere temperaturen på planeten vår. Et NASA-oppdrag kalt Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) oppdaget at måneatmosfæren også har spor av metan, karbondioksid, helium, ammoniakk og argon.

Temperaturer kan svinge vilt på månen. Tim Sharp skrev i en Space.com-artikkel:

Temperaturene på månen er ekstreme, alt fra kokende varmt til iskaldt avhengig av hvor solen skinner .Det er ingen signifikant atmosfære på månen, så den kan ikke fange varme eller isolere overflaten …. Månen roterer på sin akse på omtrent 27 dager. Dagtid på den ene siden av månen varer ca 13 og en halv dag, etterfulgt av 13 og en halv natt med mørke. Når sollyset treffer månens overflate, kan temperaturen nå 127 grader Celsius. Når solen går ned, kan temperaturen synke til minus 280 F (minus 173 C).

Det er heller ingen årstider på månen. Vi har årstider fordi jorden vipper på en akse i omtrent 23,5 grader. På grunn av den aksiale vippingen når jorden kretser rundt solen, forskjellige deler av vår planeten oppvarmes annerledes. Av denne grunn er det for øyeblikket sommer på den nordlige halvkule og vinter på den sørlige halvkule. Månen er praktisk talt oppreist (bare 1,54 graders helling) ifølge Tim Sharp, så det er praktisk talt ingen sesongvariasjoner.

Månen vår har åpenbart ikke vær som vi opplever på jorden. Imidlertid antyder funn av vannis på Månen at det kan være noen form for «vannsyklus». Ironisk nok har studier antydet at månen en gang hadde en mer betydelig atmosfære. En NASA-pressemelding fra 2017 bemerket:

Forskning fullført av NASA Marshall Space Flight Center planetariske vulkanolog Debra Needham i Huntsville, Alabama, og planetforskeren David Kring ved Lunar and Planetary Institute i Houston, Texas, antyder at Månen for milliarder av år siden faktisk hadde en atmosfære. Den gamle måneatmosfæren var tykkere enn atmosfæren på Mars i dag, og var sannsynligvis i stand til å forvitre steiner og produsere vindstorm. Kanskje viktigst, det kan være en kilde for noen, om ikke alt, vannet som oppdages på Månen.

Dette var et langvarig svar til spørsmålet «Har månen vår vær?» Jeg håper du har lært noe skjønt.