Почему у Луны нет и не может быть атмосферы?
Наверное, каждый из нас видел фотографии Земли, сделанные из космоса. Голубая планета с огромными облаками и массой воды, а также размытостью границ шара.
При этом посмотрев на Луну, человек не видит ничего подобного: у нашего спутника нет облаков. Граница поверхности чёткая, все кратеры и вмятины на поверхности хорошо видны даже в телескоп. И всё это из-за того, что на Луне, в отличие от Земли, нет атмосферы.
Но исследования многих астрономов, включая исследователей из Лондонского университета, подтверждают наличие плотной атмосферы 3.4 миллиарда лет назад. Но куда она делась?
Почему же у Луны нет атмосферы?
Ну, во-первых, она есть. Да, она в 10 триллионов раз разреженнее земной, но она всё же есть. И состоит она из благородных газов (гелия, неона и аргона) и водорода. Но почему у нашего спутника нет атмосферы, схожей с земной?
Краткий ответ — испарилась из-за слабой силы притяжения. Но в этом нужно разобраться.
О слабой силе притяжения говорят сотни исследований, проведенных на ее поверхности. Так, знаменитая лунная экспедиция «Апполон-15», подарила нашему миру сотни интереснейших снимков.
Тогда другой вопрос: как способность удерживать атмосферу зависит от силы притяжения?
Необходимо вернуться к Земле и понять, почему на ней атмосфера держится. По сути, воздух представляет собой лишь смесь постоянно движущихся молекул, скорость которых может меняться в зависимости от температуры, давления и других факторов. Средняя скорость таких молекул не превышает 0.5 км в секунду, что кстати, равно скорости полета пули. Но это среднее значение — молекулы способны двигаться как гораздо быстрее, так и гораздо медленнее.
Почему пуля не улетает с Земли? Потому что её скорости недостаточно для преодоления земного притяжения. Минимальная скорость для его преодоления равна 11.2 км/с. И у пули нет такой скорости.
Однако молекулы воздуха способны двигаться с различными скоростями, и хотя абсолютное большинство молекул неспособно преодолеть земное притяжение, всё же есть молекулы, способные улететь с поверхности. На такое способно менее 0.01% всех молекул воздуха. И они улетают — но на их место приходят новые молекулы кислорода и азота.
Теперь вернёмся к Луне и применим такую же логику
Сила притяжения Земли составляет 9.8 м/c^2, а на Луне в 6 раз меньше — лишь 1.62 м/с^2. И чтобы покинуть Луну, любому телу (включая молекулы) требуется скорость в 2.4 км/с. И хотя средняя скорость молекул всё же меньше этого значения, огромное количество молекул способно улететь с поверхности Луны. А затем Солнце нагревает оставшиеся молекулы, они приобретают энергию и также способны улететь с Луны. Именно так наш спутник и лишился атмосферы.
Луна никогда не сможет быть освоена в полной степени
Даже если поставить на Луне генератор кислорода и азота, атмосфера всё равно будет улетучиваться в космос. Поэтому вместо расходования ресурсов впустую легче построить купол, который не позволит газовым смесям рассеиваться по космосу. Сегодня подобных технологий нет, что говорит о нескором освоении лунной поверхности.
При этом не стоит думать, что подобное явление просматривается лишь на лунной поверхности, это вовсе не так. На Марсе, Меркурии и множестве спутников планет-газовых гигантов нет атмосферы по причине их низкой массы. И у нас пока нет ответа, как решить эту проблему.
Понравилась статья? Ставь палец вверх и подписывайся на мой канал. Там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, медицина, технологии,изобретения и многое другое! Объясняю сложные вещи просто и понятно 🙂
Источник
Почему у Луны нет атмосферы?
Пару дней назад один из читателей прислал на мой адрес электронной почты следующий вопрос:
Здравствуйте. Расскажите пожалуйста, почему на Плутоне есть атмосфера, пусть и сильно разряженная, а на Луне, которая в шесть раз больше, ее нет.
Давайте разбираться. Действительно у Плутона есть очень разреженная, но все же какая-никакая атмосфера. Давление на поверхности Плутона составляет примерно 1 Па. Для сравнения атмосферное давление на Земле при нормальных условиях составляет 101325 Па. Вообще технически у Луны есть атмосфера, но она в миллионы раз более разрежена, чем даже атмосфера Плутона. Давление на поверхности Луны составляет 0.00000001 Па.
Есть несколько причин, по которым у Луны нет атмосферы.
Близость к Солнцу
У Луны нет магнитного поля. Кроме того у Луны довольно слабая гравитация. Частицы солнечного ветра уносят частицы газа в космос, во-первых потому, что нет магнитного поля, которое могло бы защитить атмосферу Луны, а во-вторых потому что притяжение Луны слабое и частицам газа легко его преодолеть. Поэтому Луна не может удержать сколько-нибудь плотную атмосферу.
Более крупные планеты, такие как Венера и Земля удерживают атмосферу во-первых благодаря более сильной гравитации, а во-вторых благодаря наличию магнитного поля (у Венеры нет собственного магнитного поля, зато есть индуцированное). Марс также сохранил остатки атмосферы благодаря своей гораздо большей массе.
Плутон тоже не имеет магнитного поля, но находится в 30 раз дальше от Солнца и получает в 900 раз меньше солнечного ветра чем Луна. Поэтому ему и удаётся сохранять очень слабую атмосферу.
Низкая скорость убегания
Как уже было отмечено выше, у Луны слабая гравитация. Поэтому скорость убегания (вторая космическая скорость) Луны гораздо ниже, чем для Земли. Например у поверхности Земли эта скорость составляет 11.2 км/с, а у поверхности Луны — 2.37 км/c.
Это означает, что любая частица движущаяся со скоростью 2.37 км/с (или быстрее) неизбежно покинет Луну и улетит в космос. С помощью распределения Максвелла е сложно посчитать средние скорости движения молекул для большинства газов.
Большинство лёгких газов, таких как водород и гелий вполне могут достичь скорости убегания и покинуть Луну даже без помощи солнечного ветра. Так, например, средняя скорость молекул водорода при комнатной температуре составляет почти 2 км/c.
Нет источников пополнения
Другой причиной почему атмосферы у Луны нет, является то, что на Луне нет тектонической и вулканической активности. Так как нет тектоники плит и активных вулканов, то атмосфера не пополняется выбросами вулканических газов. Т.е. атмосфера Луны не пополняется новыми газами, а те что были раньше — уносит куда подальше солнечным ветром или улетают сами по себе.
На Плутоне же атмосфера постоянно пополняется как за счёт периодического подтаивания разогреваемых солнцем углеводородных льдов на поверхности Плутона, так и за счёт выбросов газа из недр планеты, в частности азота. Точный источник этих выбросов пока не установлен, предполагается что в недрах Плутона все еще идёт какая-то геологическая активность.
Атмосфера всё же была!
Однако, как показывают исследования образцов лунного грунта доставленных астронавтами миссий Аполлон, в частности магматических горных пород, в прошлом Луна обладала довольно плотной атмосферой. Примерно в два раза более плотной, чем сейчас у Марса.
Было это примерно 3.5 — 3.8 миллиардов лет назад. Атмосфера по видимому была сформирована из вулканических газов вырвавшихся на поверхность в результате извержений вулканов, а также благодаря столкновению Луны с различными метеоритами.
Атмосфера Луны состояла по большей части из углекислого газа, но также содержала пары воды, что даёт основания считать, что возможно в течении хотя бы короткого периода времени на поверхности Луны могла быть вода в жидком виде.
Впрочем в это время Луна уже была в приливном захвате Земли. Т.е. повёрнута к Земле всегда одной стороной. Из-за этого день и ночь на Луне длились десятки земных суток и сколько-нибудь существенные водоёмы все же сформироваться там не могли. Период в течение которого Луна имела атмосферу по оценкам учёных составляет около 35-40 миллионов лет.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Оказалось, что на Луне когда-то была атмосфера
Новые исследования показывают, что 3-4 миллиарда лет назад на Луне была атмосфера . Она образовалась, когда вулканические извержения сотрясали древний спутник, распространяя газы над поверхностью быстрее, чем они могли улетучиться в космос. Поверхность Луны усеяна ударными кратерами, наполненными вулканическим базальтом. Эти базальтовые равнины, называемые морями, образовались, когда магма извергалась на поверхность Луны, создавая потоки лавы. Астронавты миссий «Аполлон» привезли на Землю образцы грунта лунных морей, и теперь мы знаем, что лава содержит окись углерода и другие газовые составляющие, серу, и даже молекулы воды.
У нашей Луны сейчас нет атмосферы, так как ее масса недостаточно большая и магнитное поле недостаточно сильное, чтобы удержать вокруг себя атмосферу. В отличие от Земли, имеющей достаточную массу и магнитное поле, чтобы удержать атмосферу, любая атмосфера вокруг Луны быстро была бы рассеяна солнечным ветром. Тем не менее, новое исследование показывает, что на Луне действительно недолгое время была атмосфера.
Группа ученых использовала образцы грунта для определения количества газов, накопленных во временной атмосфере. Они обнаружили, что вулканическая активность достигла пика около 3,5 миллиарда лет назад, тогда атмосфера достигала максимальной толщины. После формирования атмосфера сохранялась около 70 миллионов лет, прежде чем была потеряна в космосе. В период, когда Луна имела атмосферу, она была почти в три раза ближе к Земле, и поэтому казалась бы гораздо больше на небе.
Старший научный сотрудник Ассоциации университетов космических исследований (USRA) Дэвид Кринг рассказал Phys.org :
» Эта работа кардинально меняет наш взгляд на Луну как на безвоздушное каменистое небесное тело. Раньше она была окружена боле мощной атмосферой чем та, что окружает сегодня Марс.”
Эта новая информация важна для будущих космонавтов, запланированных лунных полетов и освоения космоса. Исследователи предполагают, что атмосферные испарения, возможно, оказались «в ловушке» вблизи лунных полюсов в холодных, постоянно затененных районах. Если это так, то на Луне может лед, который космонавты и колонисты могут использовать как источник питьевой воды, а также для выращивания растений и других нужд. Ледяные депо могли бы также обеспечивать топливом и воздухом как лунные миссии на ее поверхности, так и полеты за пределы Луны. Все, что уже существует на Луне, не нужно будет доставлять с Земли — это колоссальное преимущество, учитывая расходы на космическую транспортировку грузов.
Источник