有关月面立方体温度的计算--最后一把火

 

下面是到现在为止我的计算：

1）完全不考虑月球影响

 （注意这个假设在讨论开始时我是明确了的）

太阳照射月亮强度 1367W/m²，假设立方体每一个表面的面积为A，太阳直射立方体的一个表面。
辐射能量 = 吸收能量
5.67*10^(-8) * T^4 * 6A = 1367 * A

算得：T = 251.7 K = -21 C

 

2）只考虑月球对太阳的反射

太阳直射时，Moon Albedo = 0.12，注意这个和月面温度无关。

5.67*10^(-8) * T^4 * 6A = 1367 * A + 1367 * 3A * 0.12

算得：T = 271.9 K = -1 C

如果太阳斜射时，立方体接受的阳光要多一些，而接受的月面反射要少一些。这个和下面的一
起算。

 

3）再考虑月面自身的辐射

 这个和月面温度有关。

现在我需要先估算在阳光斜射时月面的温度了。我在网上查得的月面温度是（-173，+117 C）。
就是说日出之时，阳光入射角为0度，阳光还没有使月面升温，月面温度为-173C，中午阳光直射
时，月面温度升高到+117C。由于阳光加热月面是由阳光与月面垂直的分量作用的，因此有理由
估算月面的温升和阳光直射月面的分量成正比。也就是说，与sinθ成正比。这样月面温度就估
算为：

Tm = (-173) + sinθ * (117-(-173)) 摄氏度。

θ=0， Tm =-173C
θ=15，Tm = -98C
θ=30，Tm = -28C
θ=45，Tm =  32C
θ=90，Tm = 117C

这样我们的公式进一步修正为：

  5.67*10^(-8)* T^4 * 6A 
= 1367*A*(sinθ+cosθ) + 1367*3A*sinθ*0.12 + 5.67*10^(-8)* Tm^4 * 3A 

算出最后的结果：

θ=0， T = -20C
θ=15，T =   3C
θ=30，T =  26C
θ=45，T =  51C
θ=90，T =  88C

就是说，当太阳仰角为30度时，我们的立方体温度为26摄氏度。

顺便说一句，月球上日出日落的周期大约是30天，宇航员在月面停留时间也就是几个小时，在这
几个小时里，太阳的仰角几乎是固定不动的。所以同一次登月时的照片阳光入射角应该是一样的。

 

 

-TBz