När vi körde hem från en volleybollsmatch med min tonårsdotter märkte vi fullmånen. Jag reflekterade över 50-årsjubileet för Apollo 11 den här veckan. En mild känsla av svartsjuka rusade också över mig (leende) när jag tänkte på fans vid Duran Duran-konserten i raketträdgården på Kennedy Space Center. Medan jag har sett ett av mina favoritband många gånger, är jag säker på att det var fantastiskt att höra deras rymdtippade setlist i den inställningen och för att fira Apollo-uppdraget. När jag skakade mig från ett flyktigt avundsjukt ögonblick bestämde jag mig för att skriva något om månen. Eftersom jag är meteorolog och professor i atmosfärsvetenskap var det helt naturligt att jag svarade på frågan ”Har vår måne väder?”
Vacker fullmåne med tom himmel vid 100x zoom inget stativ
Getty
För att svara på den frågan måste vi svara på en annan. Har vår måne ens en atmosfär? Det är frestande att säga ”nej”. Ett bättre svar är dock ”typ av”. Innan vi gräver djupare är det lärorikt att definiera ”atmosfär” och beskriva jordens atmosfärstruktur. American Meteorological Society Ordlista över meteorologi är en av mina favoritresurser. Den definierar en atmosfär som ”Ett gasformigt hölje som gravitationellt är bundet till en himmelsk himmel kropp (t.ex. en planet, dess satellit eller en stjärna). ”Jordens atmosfär är uppdelad i flera lager. Vi lever i troposfären. De flesta av oss kommer aldrig att lämna troposfären. Den sträcker sig upp till ungefär 6-7 miles (~ 10 km), men den höjden kan variera beroende på höjd (lägre i polära områden) och säsong (lägre på vintern). Cirka 75-80% av massan av vår atmosfär ligger inom troposfären och mest av fukten också .
Mellan 7 och 31 mil över marken (i genomsnitt) hittar vi stratosfären. Tropopausen är övergångsregionen mellan troposfären och stratosfären. Ozonskiktet, som skyddar oss från skadlig ultraviolett (UV ) strålning från solen, är i stratosp här. Det är också ett lager som ökar i temperatur med höjd på grund av UV-absorptionen. Vi kallar det en inversion. Mesosfären är 30 till 51 miles över ytan. Detta lager kan ha temperaturer så kalla som -120 grader F enligt NOAA. Mellan 51 och 400 miles är ett konstigt lager som kallas termosfären. Temperaturerna varierar från -184 grader F till flera tusen grader F. Även vid dessa temperaturer känns det kallt för vår hud på grund av atmosfärens ”tunnhet”. De mycket höga temperaturerna beror på molekylernas höga kinetiska energi, men det känns inte varmt eftersom det är mycket få molekylära kollisioner. Detta lager är också hemmet för norrsken. Om du är en astronaut är det också detta lager där du kan känna känslan av viktlös. Utöver termosfären finns exosfären. Enligt NOAA: s satellituppdelning är detta platsen för många satelliter med låg jordbana. Grafiken nedan, tillhandahållen av NOAA, sammanfattar skikten och några intressanta saker som händer inom dem.
Skikten i jordatmosfären.
NOAA NESDIS
Jorden har väder eftersom troposfären är relativt tjock , innehåller vatten och är värd för en komplex visning av vätske- och termodynamiska interaktioner. Vilket leder oss till månen. Enligt NASA: s webbplats Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer:
Nya studier bekräftar att vår måne verkligen har en atmosfär som består av några ovanliga gaser, inklusive natrium och kalium, som inte finns i jordens, Mars eller Venus atmosfärer. Det är en oändlig mängd luft jämfört med jordens atmosfär. Vid havsnivån på jorden andas vi in en atmosfär där varje kubikcentimeter innehåller 10 000 000 000 000 000 000 molekyler; som jämförelse har månatmosfären mindre än 1 000 000 molekyler i samma volym. Det låter fortfarande som mycket, men det är vad vi anser vara ett mycket bra vakuum på jorden. I själva verket är atmosfärens densitet vid månens yta jämförbar med densiteten hos de yttersta randarna av jordens atmosfär där den internationella rymdstationen kretsar.
I jordens troposfär finns det mest kväve och syre, men sporgaser som koldioxid och vattenånga är extremt viktiga för att reglera temperaturen på vår planet. Ett NASA-uppdrag som heter Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) upptäckte att månatmosfären också har spår av metan, koldioxid, helium, ammoniak och argon.
Temperaturer kan svänga vilt på månen. Tim Sharp skrev i en Space.com-artikel:
Temperaturerna på månen är extrema, allt från kokande hett till iskallt beroende på var solen skiner .Det finns ingen betydande atmosfär på månen, så den kan inte fånga värme eller isolera ytan …. Månen roterar på sin axel på cirka 27 dagar. Dagtid på ena sidan av månen varar cirka 13 och en halv dag, följt av 13 och en halv natt av mörker. När solljuset träffar månens yta kan temperaturen nå 127 grader Celsius. När solen går ner kan temperaturen sjunka till minus 280 F (minus 173 C).
Det finns inga säsonger på månen. Vi har årstider eftersom jorden lutar på en axel i ungefär 23,5 grader. På grund av den axiella lutningen när jorden kretsar kring solen, olika delar av vår planet värms upp annorlunda. Av denna anledning är det för närvarande sommar på norra halvklotet och vinter på södra halvklotet. Månen är praktiskt taget upprätt (endast 1,54 graders lutning) enligt Tim Sharp så det finns praktiskt taget ingen säsongsvariation. p>
Tidsekvens av månhoppet – lavaslätt – flyter i 0,5 miljarder årstidsintervaller, med röda … områden i varje tidssteg betecknar de senast utbrutna lavorna. Tidpunkten för utbrotten tillsammans med hur mycket lava som utbröt hjälpte forskare att avgöra att månen en gång hade en atmosfären och att månatmosfären var tjockast för ungefär 3,5 miljarder år sedan. (Bildtext direkt från NASA / MSFC: s webbplats)
NASA MSFC
Vår måne har uppenbarligen inte väder som vi upplever på jorden. Upptäckter av vattenis på månen tyder dock på att det kan finnas någon typ av ”vattencykel”. Ironiskt nog har studier antytt att månen en gång hade en mer betydande atmosfär. I ett pressmeddelande från NASA 2017 konstaterades:
Forskning genomförd av NASA Marshall Space Flight Center planetary vulkanolog Debra Needham i Huntsville, Alabama, och planetforskaren David Kring vid Lunar and Planetary Institute i Houston, Texas, föreslår att månen faktiskt hade en atmosfär för miljarder år sedan. Den forntida månatmosfären var tjockare än Mars atmosfär idag och kunde sannolikt klara stenar och producera vindstormar. Viktigast av allt, det kan vara en källa för en del, om inte allt, det vatten som upptäcks på månen.
Detta var ett långvarigt svar till frågan ”Har vår måne väder?” Jag hoppas att du har lärt dig något.