Mittasin kuun pinnan lämpötilaa IR-mittarilla

[mrkat]

Empiirinen suursaavutukseni ja unelmieni täyttymys ke 28.11.2012:

Eka kerran onnistuin nyt myös havannoimaan ja mittaamaan kuun lämpösäteilyä.
Mittasin kaupallisella IR608 Meterman infrapunalämpömittarilla (pyrometrillä) ja Newton 114/900-kaukoputkellani. IR-mittarin asetin okulaarin paikalle (käsin).

Klo 19.10-19.15 "avaruus" oli -- (liian kylmä mittarille), kuulle näytti -14 °C
kun ulkona ilma oli -10 °C

Klo 21.44-21.52 "avaruus" oli -- (liian kylmä mittarille), kuulle näytti -18 °C

Klo 22.05-22.07 "avaruus" oli -18 °C, kuulle näytti -9 °C, ulkona ilma -10.9 °C ja kaukoputki n. -12 °C.

Noita lukemia ei saa kuitenkaan missään nimessä pitää suoraan kohteiden lukemina vaan tuossa summautuu ilmakehän lämpösäteily(kasvihuoneilmiö) ja sen suodatus sekä kaukoputken oma lämpösäteily mukaan. Lisäksi pyrometrin avautumiskulma 30 astetta vaatisi kaukoputkelta aukkosuhteen 1:2 tai 1:3 kun mulla on 1:8.
Aukaisin ovet ja mittasin samalla systeemillä huoneen +25 °C lämpötilaa ulkoa käsin niin näytti +7 °C elikkä laaja-alaisellekin kohteelle tuo systeemi näyttää liian vähän. Ja ilmakehän "paksuus" oli alussa suurempi kun kuu oli matalalla.

Pääpointti on, että kuun lämpösäteily on ylipäätään
havaittavissa ja vaikutukset mitattavissa harrastajavälinein maanpinnalta käsin. Kuitenkin jotain voi sanoa myös kuusta: Kuun pinta oli klo 22.07 hyvin varmastikin lämpimämpi kuin -9 °C.

Noita IR-mittareita (vastaavia) saa 29 eurolla paikallisesta Tokmannistakin. Katsellaan lämpövuotoja taloista jne.

[Mare Nectaris]

Kuun lämpötila aurinkoisella puolella on keskimäärin +120 astetta (C), ja yöpuolella keskimäärin -150 astetta (C). Alimmillaan ennen Kuun päivännousua pakkanen voi laskea jopa -230 asteeseen (C).

Valoisallakin alueella lämpötilassa on suuria eroja Kuun leveysasteen mukaan: Kuun päiväntasaajalla (Auringon paistaessa suoraan ylhäältä) päivälämpötila on +120 astetta (C). Leveyspiirillä 30 astetta pohjoiseen tai etelään lämpötila on +107 astetta (C); leveyspiirillä 60 astetta pohjoiseen tai etelään +58 astetta (C); leveyspiirillä 75 astetta pohjoiseen tai etelään 8 astetta (C), ja leveyspiirillä 85 astetta pohjoiseen tai etelään ollaankin sitten jo lukemissa -159 astetta (C). Polaarialueilla varjoisissa kraatterien sopukoissa lämpötila on jopa -270 astetta (C).

Tässä esimerkkitiedostossa kuvataan, miten esim. asteroidin lämpötilan voi laskea mittausten avulla.

Mitataan kappaleen infrapunasäteilyn vahvuus (säteilyintensiteetti) muutamalla infrapuna-aallonpituusalueella (suodattimien avulla). Sen jälkeen päätellään muodostuneesta mittaustulosten kuvaajasta, mikä on vahvimman havaitun säteilyintensiteetin aallonpituus. Sitten jaetaan vakio 2900 tuolla saadulla vahvimman säteilyn aallonpituudella (mikrometriä), ja saadaan kappaleen lämpötila Kelvineinä.

Kaavan mukaan Kuun keskilämpötilan ollessa 393 K (eli +120 astetta Celsiusta), pitäisi mittaussarjassa vahvimman säteilyintensiteetin osua aalonpituusalueelle 7,37 mikrometriä (mikronia), eli 7370 nanometriä.

Periaatteessa siis jos sinulla olisi kapeakaistaisia infrapunasuotimia ja laite, joka mittaisi myös alemmalta aallonpituusalueelta kuin nykyinen laitteesi (jonka mittausalueen aallonpituus on 7-18 mikrometriä), voisit ensin jäähdyttää laitteistosi hyvin ulkoilmaan (minimoida hajasäteilyn). Sitten katsoisit, millainen mittaussarja eri suotimilla tulee; samaan tapaan kuin tuossa esimerkkidokumentin asteroidimittauksessa (korkein mittaustulos eli säteilyintensiteetin huippu pitäisi siis Kuun tapauksessa about tulla tuossa 7,37 mikronin pinnassa). Jos haluaisi hifistellä, pitäisi mittauslaitteen emissiokerroin voida säätää Kuun emissiokerrointa 0,9 vastaavaksi (emissiokerroinhan on (1-albedo), ja Kuun albedo on noin 0,1).

Radioastronomisilla harrastuslaitteillakin Kuun lämpötilaa voi tavoitella. Myös tällä hakusanalla löytyy Googlesta IR-kameroilla toteutettu mittaus (Kuusta ja Auringosta): Measurements of Sun and Moon with IR Cameras: Effects of Air Mass

[mistral]

Hyvä selvitys mittaustekniikasta. Tuo emittiivisyys ja albedo oli uusia asioita, hyvä tietää, jos esim yrittää mitata auton moottorin lämpöä, metallipinnasta ei välttämättä saa oikeita mittaustuloksia.