Атмосфера Луны и окололунное пространство

Поскольку масса Луны незначительна, газовая оболочка вокруг нее должна быть очень сильно разреженной, т. е. практически отсутствующей. Оптические и радиоастрономические наблюдения с Земли подтвердили этот вывод.

Более конкретные представления о лунной атмосфере дали исследования с окололунной орбиты и непосредственно на поверхности Луны. Основными компонентами газовой оболочки оказались водород, гелий, неон и аргон. Конечно, при крайней разреженности лунной атмосферы можно говорить только об отдельных ионах газов, присутствующих в окололунном пространстве.

Наибольшая плотность лунной атмосферы наблюдается в ночное время (на темной стороне) и соответствует в пересчете на плотность у поверхности суммарной концентрации ионов газов около 2 • 105 см-3.

В дневное время (на освещенной стороне) концентрация газов падает до 104 см-3 в пересчете на плотность у поверхности. Эта величина составляет всего лишь 10-13 концентрации молекул газов в земной атмосфере.

Однако по сравнению с концентрацией частиц в солнечном ветре на расстоянии Земли от Солнца, указанное значение на три-четыре порядка больше. Поэтому мы с полным основанием можем говорить о наличии какой-то газовой оболочки вокруг Луны. Разумеется, оценивать лунную атмосферу мерками таких плотных газов оболочек, как атмосфера Земли или Венеры, нельзя.

В отличие от сложного строения названных атмосфер, лунная газовая среда состоит только из одного слоя — экзосферы. У плотных атмосфер (типа земной) этот слой самый верхний и из него происходит свободная диссипация газов в космический вакуум.

Как общая концентрация газов, так и концентрации основных компонентов атмосферы претерпевают суточные изменения. В таблице 3 приводятся значения числа ионов в кубическом сантиметре в дневное и ночное время лунных суток для различных газов.

В таблице представлены данные о молекулярном водороде, поскольку атомарного водорода в лунной атмосфере существенно меньше.

Кроме ионов аргона-40, были отмечены также ионы аргона-36, максимальная концентрация которых достигает 3 • 103 см3, а суточные вариации имеют тот же характер, что у аргона-40. Были отмечены два всплеска повышенной концентрации аргона-40 в течение лунных суток.

Наибольшее количество ионов аргона появляется перед местным восходом Солнца. Второй максимум концентрации приходится на момент местного захода Солнца. Затем в течение ночи содержание аргона резко падает.

Разреженность лунной атмосферы можно проиллюстрировать также значением длины свободного пробега атомов и молекул. Расчеты показывают, что в процессе теплового движения каждая частица газа между двумя последовательными столкновениями c другими частицами должна преодолеть расстояние ночью в 10 раз, а днем в 100 раз больше, чем радиус Луны!

Поэтому взаимные столкновения частиц не влияют на их траекторию в атмосфере. Мы можем рассматривать идеальный случай движения каждой отдельной частицы в гравитационном поле Луны, полагая, что начальная скорость задается тепловым движением.

Если скорость теплового движения, которая на Луне зависит от температуры нагрева поверхности, не превышает критическую (2,38 км/с), но больше первой космической (для Луны 1,68 км/с), то частица движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится центр Луны.

Согласно расчетам днем водород свободно рассеивается в окружающем пространстве. Орбиты, по которым движутся ионы гелия, неона и аргона, имеют такой вид, что частицы возвращаются на лунную поверхность.

На ночной стороне Луны, где температура лунной поверхности низка, частицы газов ускоряются слабо. Даже молекулы водорода перемещаются по траектории возвращающим их назад к лунной поверхности

Расстояние от начальной точки движения до точки, в которой частица опять встречается с поверхностью, для всех других газов сокращается в несколько раз по сравнению с этим расстоянием на дневной стороне.

Таким образом, залететь с дневной стороны на ночную частице газа в несколько раз легче, чем пересечь терминатор в обратном направлении (рис. 7). Этой особенностью движения частиц в лунной атмосфере можно качественно объяснить более высокую ночную концентрацию ионов.

Всех читателей сайта очень прошу делиться статьями сайта в соц.сетях.Заранее благодарю. Admin.

Эта запись опубликована в рубрике Данные о Луне с метками .

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Нажимая кнопку "Отправить комментарий", Вы даете сайту "Почти всё про Луну" согласие на обработку ваших персональных данных в соответствии с федеральным законом от 27.07.2006 года 152-Ф3 "О персональных данных".