12月是月球北半球的冬季嗎?

時間 2021-06-01 09:00:07

1樓:木金水

月球自轉軸並不是固定的,而是會有乙個旋轉,就像陀螺的柄,圍繞黃道法向量旋轉,旋轉週期大概是18.6年,所以即使月球存在季節,也不一定是12月,而是取決於自轉軸的朝向。

再來回答一下月球溫度存不存在季節變化這個問題,這個是存在的,和地球一樣,自轉軸的傾斜會導致南北半球溫度季節性的變化,這是因為太陽入射角度的改變決定了地面上接收到能量的多少,與入射角有乙個余弦的關係,比如赤道正午的時候,入射角0°,輻射最強,而太陽和地球的距離對太Sunny輻射強度只是起了乙個次要的作用。地球自轉軸的傾斜達到23.5°,所以低緯度區域(例如上海)溫度也有明顯的季節性變化。

但是月球的自轉軸傾斜只有1.54°,所以低緯度區域沒有明顯的季節性溫度的變化,而在高緯度區域,1.54°的入射角變化對太陽輻射強度產生了成倍的影響,例如cos(87)和cos(88.

54)相差了2倍,所以會導致巨大的季節性溫差(近40攝氏度),圖一是[1]中給出的月球南極85°S附近溫度的季節性變化。這樣的季節性溫度差也被月球軌道勘測器上的紅外輻射計觀察到了,圖2是夏季和冬季觀測到的南極溫度,夏季溫度明顯高於冬季的溫度。

圖1圖2 南極溫度觀測資料,左邊是夏季,右邊是冬季(條帶是沒有觀測資料的點)

在月球極區有一些隕石坑的內部常年沒有Sunny直射,這些區域被稱作永久陰影區,[1]在這些區域內也發現了溫度的晝夜變化(圖3)和季節性變化(圖4),變化巨大,這可能是因為高溫隕石坑壁熱輻射和太Sunny二次散射改變導致的,高溫隕石坑壁熱輻射和二次散射的太Sunny是永久陰影區內的主要熱源。

圖3 月球永久陰影區內部晝夜的溫度。上面的是白天溫度,下面的是夜間溫度

圖4 月球永久陰影區內部冬夏的溫度。左邊的是夏季溫度,右邊的是冬季溫度

[1]中還介紹了嫦娥二號測量到的微波輻射亮度溫度的季節性變化,圖5是[1]中計算的亮度溫度變化。

圖5 微波輻射亮度溫度季節性差異

最後總結一下,月球應該是有季節性的溫度變化的,在靠近極區的高緯度區域季節變化比較明顯。12月不一定是月球北半球的冬季。

因為只是看到的文獻,翻譯過來難免出錯,請諒解哈。

[1] 1 Liu N and Jin Y Q, A Real-Time Model of the Seasonal Temperature of Lunar Polar Region and Data Validation. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2020, 58: 1892-1903.

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