有關月麵立方體溫度的計算--最後一把火

來源: TBz 於 2011-11-22 10:15:21 [檔案] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀：次 (2015 bytes)

本文內容已被 [ TBz ] 在 2011-11-22 11:39:36 編輯過。如有問題，請報告版主或論壇管理刪除.

下麵是到現在為止我的計算：

1）完全不考慮月球影響

（注意這個假設在討論開始時我是明確了的）

太陽照射月亮強度 1367W/m²，假設立方體每一個表麵的麵積為A，太陽直射立方體的一個表麵。
輻射能量 = 吸收能量
5.67*10^(-8) * T^4 * 6A = 1367 * A

算得：T = 251.7 K = -21 C

2）隻考慮月球對太陽的反射

太陽直射時，Moon Albedo = 0.12，注意這個和月麵溫度無關。

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

算得：T = 271.9 K = -1 C

如果太陽斜射時，立方體接受的陽光要多一些，而接受的月麵反射要少一些。這個和下麵的一
起算。

3）再考慮月麵自身的輻射

這個和月麵溫度有關。

現在我需要先估算在陽光斜射時月麵的溫度了。我在網上查得的月麵溫度是（-173，+117 C）。
就是說日出之時，陽光入射角為0度，陽光還沒有使月麵升溫，月麵溫度為-173C，中午陽光直射
時，月麵溫度升高到+117C。由於陽光加熱月麵是由陽光與月麵垂直的分量作用的，因此有理由
估算月麵的溫升和陽光直射月麵的分量成正比。也就是說，與sinθ成正比。這樣月麵溫度就估
算為：

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

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

這樣我們的公式進一步修正為：

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

算出最後的結果：

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

就是說，當太陽仰角為30度時，我們的立方體溫度為26攝氏度。

順便說一句，月球上日出日落的周期大約是30天，宇航員在月麵停留時間也就是幾個小時，在這
幾個小時裏，太陽的仰角幾乎是固定不動的。所以同一次登月時的照片陽光入射角應該是一樣的。

-TBz