Księżyc może być najbliższym towarzyszem Ziemi, ale warunki na powierzchni tych dwóch sąsiadów są zupełnie inne. W przeciwieństwie do Ziemi, która utrzymuje umiarkowaną temperaturę na większej części swojej powierzchni, Księżyc oscyluje między skrajnym upałem a skrajnym zimnem. Główną przyczyną tych ekstremalnych różnic temperatur jest brak atmosfery na Księżycu.
Warunki na Księżycu
Na pozbawionej powietrza powierzchni księżyca temperatury zależą w dużej mierze od tego, czy dany punkt znajduje się w słońcu, czy w cieniu. Obszary powierzchni w pełni nasłonecznione mogą osiągać temperatury około 121 stopni Celsjusza lub 250 stopni Fahrenheita. Zacienione obszary i ciemna strona księżyca zwykle spadają do -157 stopni Celsjusza lub -250 stopni Fahrenheita. Bieguny Księżyca mogą stać się jeszcze zimniejsze: Lunar Reconnaissance Orbiter wykrył najniższy poziom -238 stopni Celsjusza (-396 stopni Fahrenheita) na biegun południowy i -247 stopni Celsjusza (-413 stopni Fahrenheita) na biegunie północnym, temperatury, które mogą nawet konkurować z tymi na powierzchni Pluton.
Brak atmosfery
Powodem tej ekstremalnej różnicy temperatur jest brak atmosfery na Księżycu. Ziemia i Księżyc otrzymują podobne ilości energii od Słońca, ale w przypadku Ziemi atmosfera odchyla się i pochłania część tego ciepła. Gdy promienie słoneczne uderzają w otaczające planetę cząsteczki gazu, pochłaniają one część energii i przekaż ją w całej atmosferze, ogrzewając całą planetę, a nie tylko obszary bezpośrednio światło słoneczne. Ta dyfuzja energii obniża maksymalną temperaturę, a ponieważ księżyc nie ma takiego ochronnego płaszcza, jego maksymalne temperatury są upalne.
Efekt cieplarniany
Atmosfera zatrzymuje również energię słoneczną w procesie znanym jako efekt cieplarniany. Kiedy energia słoneczna przedostaje się przez atmosferę i uderza w powierzchnię ziemi, odbija się ona od powierzchni iz powrotem w kosmos. W podobny sposób, w jaki molekuły gazu absorbowały i zatrzymywały energię na swojej drodze, molekuły te wychwytują i odbijają energię na jej wyjściu, utrzymując ciepło planety nawet po ciemnej stronie. Jednak na Księżycu każda energia, która odbija się od powierzchni, po prostu rozprasza się w próżni, dlatego zacienione obszary powierzchni stają się wyjątkowo zimne.
Wyzwania temperaturowe
Te ekstremalne temperatury spowodowane próżnią kosmiczną stanowią poważne obawy dla badaczy kosmosu, którzy potrzebują specjalistycznego sprzętu i technik, aby uniknąć przegrzania lub zamarznięcia. Na przykład statek kosmiczny Apollo w drodze na Księżyc wykorzystywał pasywną kontrolę termiczną, zwaną również „barbecue roll” – powolny obrót statku wokół własnej osi w celu utrzymania temperatury statku; wyrównane. Na powierzchni Księżyca astronauci musieli polegać na ciężkich skafandrach kosmicznych z wbudowanymi systemami regulacji temperatury, aby uniknąć przegrzania na słońcu lub zamarznięcia ciała stałego w cieniu.