Mówi się, że Słońce grzeje, a Księżyc chłodzi. Jakiś czas temu zacząłem to sprawdzać. Moje eksperymenty sugerują, że Księżyc faktycznie chłodzi, a w wyniku przemyśleń doszedłem do wniosku, że może to być promieniowanie podczerwone odpowiadające temperaturze - 35°C, czyli o długości 1,2 x 10-5 m. Wszyscy wiemy, że promieniowanie podczerwone przenosi ciepło. Ale czy może przenosić zimno? Przeprowadziłem eksperymenty w tym kierunku ustawiając termometr w pewnej odległości od bryły lodu w taki sposób, żeby chłodne powietrze z lodu nie dotarło do końcówki termometru. Eksperyment sugerował, że promieniowanie lodu chłodziło końcówkę termometru. Również sprawdziłem kamerą termowizyjną od czego odbija się promieniowanie podczerwone zimnych przedmiotów. 
 Wczoraj w nocy wziąłem kamerę termowizyjną i pojechałem poza miasto, żeby sprawdzić jak to jest z Księżycem. Według opisu kamera mierzy temperaturę w zakresie od - 40°C do +330°C na dystansie do 150 metrów. Na niebie były jakieś chmury, ale na szczęście nie zasłaniały Księżyca. temperatura powietrza była  -5 °C. Poniżej przedstawiam zdjęcia Księżyca wykonane w podczerwieni. Zmierzyłem temperaturę centralnej jego części (lewe zdjęcie) i brzegu (prawe zdjęcie). 

Jak widać centrum było chłodniejsze (-39°C), a brzeg cieplejszy (30°C). Jest to zgodne z moją koncepcją uśrednionej temperatury wnętrza i powierzchni Księżyca. Brzeg powinien emitować krótsze, czyli cieplejsze promieniowanie podczerwone niż część centralna. Z grubsza temperatura zmierzona zgadza się z moimi przewidywaniami. Nie byłbym sobą, gdybym nie sprawdził temperatury w innej części nieba. Wyszło -43°C (zdjęcie poniżej), co jest prawdopodobnie minimalna wartością jaka może wskazać ta kamera. Czyli nie było tam obiektu, który emitowałby jakieś promieniowanie podczerwone, a temperatura atmosfery nie była na tyle wysoka, żeby zaburzała pomiar, lub jest jakoś usuwana przez oprogramowanie kamery taktującej temperaturę powietrza, jako zbędny szum. 

Miesiąc temu przeprowadziłem eksperyment mający potwierdzić lub zaprzeczyć, że przedmiot wystawiony na działanie światła księżycowego obniża swoją temperaturą. Eksperyment sprzed miesiąca co prawda potwierdził tę tezę, ale popełniłem tam błąd systematyczny, który podważył wiarygodność eksperymentu. Polegał on na tym, że zakrywałem końcówkę termometru przez co utrudniałem swobodną konwekcję ciepła. W tym miesiącu postanowiłem wyeliminować ten błąd. Przeczytałem w prognozie pogody, że w czasie pełni ma być silne zachmurzenie, a nawet opady więc z czwartku 23.08 na piątek 24.08 wybrałem się przeprowadzać badanie.  Eksperyment ustawiłem jak na powyższym zdjęciu. Termometr leży w pudełku z niewysokimi ściankami, żeby końcówka była chroniona przed podmuchami powietrza, ale żeby światło Księżyca swobodnie nań padało. Dodatkowo ustawiłem osłonę przed podmuchami wiatru z niebieskiego kartonu (wiatru na szczęście nie było, ale słabe podmuchy mogły zaburzać pomiar). Do osłaniania końcówki termometru przed promieniami Księżyca użyłem płyty aluminiowej stawianej w pewnej odległości od termometru, żeby nie zaburzać ruchu konwekcyjnego powietrza. Płytę stawiałem przed termometrem, żeby osłonić go przed promieniami księżycowymi, lub za, aby oświetlić termometr. Płytę stawiałem w mniej więcej takiej samej odległości przed i za termometrem, żeby warunki ruchu powietrza były podobne. Termometr był ten sam co miesiąc temu - termometr DT - 11 firmy Termoprodukt mierzący temperaturę z dokładnością do pięciu setnych stopnia. Niestety, tej nocy były chmury na niebie i dodatkowo pojawiła się w tej okolicy mgła przez co pomiar był niewiarygodny. 

Postanowiłem powtórzyć eksperyment w nocy z poniedziałku 27.08 na wtorek 28.08 w miejscu, gdzie mgła pojawia się rzadziej. Wybrałem miejsce w pobliżu blaszanego płotu, żeby bardziej stłumić poziomy ruch powietrza. Na szczęście wiatru nie było. Ustawienie eksperymentu było dokładnie takie samo jak na pierwszym zdjęciu. Dodatkowo użyłem aparatu fotograficznego na statywie, aby cały eksperyment sfilmować. Ustawienie aparatury badawczej pokazane jest na zdjęciu obok. Po prawej stronie jest płyta aluminiowa osłaniająca termometr od światła księżycowego. Eksperyment wyglądał następująco. Przez około 20 minut po ustawieniu aparatury czekałem w oddaleniu około 20 metrów, aż temperatura termometru się ustabilizuje. Termometr wystawiony był na światło księżycowe. Po upływie 20 minut zbliżyłem się do układu, włączyłem aparat fotograficzny w trybie filmowym i oddaliłem się na około 20 metrów od układu pomiarowego. Następnie po około 10 minutach podszedłem do układu i przestawiłem płytę aluminiową za układ pomiarowy (względem Księżyca). Czas, gdy termometr był zasłonięty, jak i gdy był odsłonięty przez aluminiową płytę wynosił około 10 minut. Zrobiłem dwa takie cykle, czyli czas eksperymentu wynosił około 40 minut.
Pomiar zacząłem, gdy termometr był odsłonięty. Jak można zobaczyć na filmie pod tym linkiem temperatura zaczęła rosnąć od 11,24 °C i następnie oscylowała pomiędzy 11,26°C do 11,30°C przez cały okres pomiaru. W momencie, gdy podszedłem do układu, żeby zasłonić go od światła Księżyca, temperatura wynosiła  11,26°C  (odgłosy kroków i dźwięk przestawiania płyty słychać ok. 10 minuty i 30 sekundy filmu). Po zasłonięciu temperatura wyniosła 11,33°C.  Następnie, gdy oddaliłem się, spadła do 11,24°C, co prawdopodobnie spowodowane było ruchem powietrza, a następnie oscylacyjnie wzrosła do 11,38°C pod koniec tego fragmentu pomiaru. Następnie odsłoniłem termometr (około 20 minuta 40 sekunda na filmie) i temperatura zaczęła spadać od 11,36°C do 10, 81°C na końcu tego fragmentu pomiaru  (30 minuta 20 sekunda słychać kroki na filmie i odgłosy przestawiania płyty). Przestawiłem znowu płytę, aby zasłonić termometr i oddaliłem się. Płyta stała w tym samym miejscu, gdzie podczas pierwszego cyklu zasłaniania, ale zauważyłem, że Księżyc zdążył się przesunąć na niebie i płyta już go nie zasłaniała. Światło Księżyca padało na termometr. Jeśli byłby jakiś ruch powietrza ochładzający termometr, to tak jak w pierwszym cyklu płyta powinna go powstrzymać. Wtedy nastąpił wzrost temperatury, a teraz spadek. Temperatura obniżała się oscylacyjnie od 10,80°C do  9,88°C. Ostatni zarejestrowany pomiar to 10,05°C, gdy wyłączałem aparat fotograficzny. Wzrost temperatury spowodowała prawdopodobnie moja obecność w pobliżu zestawu badawczego. Postanowiłem powtórzyć pomiar. Zrobiłem drugi film, lecz bateria w aparacie wyczerpała się i udało mi się zarejestrować tylko jeden pełny cykl zasłonięcie - odsłonięcie. Film można zobaczyć pod tym linkiem. Ja widać na filmie przy zasłoniętym termometrze temperatura wzrosła z 10,08°C do 10,31°C.  Po odsłonięciu spadła z 10,36°C do 9,83°C. 

A jakie wnioski można wysnuć z eksperymentu?

Eksperyment ten sugeruje, że istnieje jakiś czynnik nie związany z konwekcją, jak usiłują niektórzy wytłumaczyć zjawisko oziębiania przedmiotów przez Księżyc, który powoduje ochłodzenie przedmiotów, gdy pada na nie światło Księżyca.  Chyba, że znowu popełniłem jakiś błąd pomiarowy, który będę chciał znaleźć i wyeliminować w dalszych badaniach. 
Widać, że czynnik chłodzący przychodzi od strony Księżyca. Aluminiowa płyta go powstrzymuje.
Więc co to może być?
Światło widzialne raczej nie ogrzewa, ani nie oziębia przedmiotów. Ale co z promieniowaniem podczerwonym?
Z Wikipedii wiemy:

"Podczerwień, promieniowanie podczerwone, IR (od ang. infrared) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fal między światłem widzialnym a falami radiowymi. Oznacza to zakres od 780 nanometrów do 1 milimetra.
Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego emituje promieniowanie cieplne (zobacz ciało doskonale czarne). Już w temperaturze kilku kelwinów ciała emitują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie dalekiej podczerwieni, ciała o temperaturze pokojowej emitują najwięcej promieniowania o długości fali rzędu 10 μm. Przedmioty o wyższej temperaturze emitują więcej promieniowania i o mniejszej długości, co pozwala na ich łatwe wykrycie."

A co wiemy o temperaturze Księżyca?

Portal ​encyklopedia.pwn.pl informuje nas:

"Temperatura powierzchni Księżyca zmienia się od +110°C w środku dnia księżycowego do −180°C w środku nocy;"

Domyślam się, że tak rozgrzewa się i oziębia tylko najbardziej zewnętrzna warstwa Księżyca do głębokość kilkudziesięciu, może kilkuset metrów. Całe wnętrze Księżyca posiada stałą średnią temperaturę około -35°C. Ze zdjęć powierzchni Księżyca wiemy, że ma ona kolor szary. Jak dalej informuje nas portal Encyklopedii PWN:

"Wnętrze globu Księżyca ma warstwową strukturę: niewielkie żelazne jądro, o promieniu ok. 340 km, otacza warstwa stopionych skał o grubości ok. 400 km, nad którą rozpościera się sztywny, skalisty płaszcz pokryty twardą skorupą, której średnia grubość wynosi 68 km. Powierzchnię Księżyca tworzą głównie skały bazaltowe pochodzenia wulkanicznego. Starsze obszary wyżynne są pokryte licznymi kraterami uderzeniowymi, a młodsze, stosunkowo gładkie, tzw. morza, stanowią prawdopodobnie pozostałości ogromnych basenów pochodzenia uderzeniowego, które zostały zalane płynną lawą. Występują także łańcuchy gór, o wysokości do 8 km. Większość powierzchni jest pokryta grubą warstwą regolitu."

​Czyli cały Księżyca możemy potraktować jako ciało szare, które według Wikipedii definiujemy tak:

"ciało, które pochłania określoną współczynnikiem absorpcji część promieniowania padającego na to ciało bez względu na długość fali padającego promieniowania i temperaturę ciała".

Maksimum intensywności promieniowania ciała szarego (prawo przesunięć Wiena) określa identyczny wzór jak dla ciała doskonale czarnego, czyli im krótsza fala tym wyższa temperatura - odwrotna proporcjonalność.. Prawo Stefana - Boltzmana  jest niemal identyczne z tym dla ciała doskonale czarnego, czyli moc emitowana przez jednostkę powierzchni jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury.  Dla temperatury -35°C, czyli 138,15 K długość fali wynosi 0,0012 cm, to jest 1,2 x 10-5 m, czyli najwięcej energii Księżyc promieniuje w postaci fali podczerwonej o tej długości. 
Z codziennego doświadczenia wiemy, że jeśli mamy np. kawałek lodu, to nie musimy go dotykać, żeby wyczuć zimno. Wystarczy, że zbliżymy rękę. Jeśli rękę trzymamy obok lodu i czujemy jego chłód, to raczej nie jest to konwekcja, czy jakiś inny przepływ zimnego powietrza, ale wyczuwamy promieniowanie podczerwone obiektu o danej temperaturze.  Czyli możemy postawić hipotezę, że czynnikiem chłodzącym termometr w opisanym powyżej eksperymencie jest promieniowanie podczerwone o długości 1,2 x 10-5 m odpowiadającej temperaturze -35°C. Jeśli hipoteza jest prawdziwa, to w innych fazach oprócz pełni, Księżyc również powinien oziębiać przedmioty. A nawet rezultat powinien być lepszy, bo będzie mniejszy zakłócający wpływ rozgrzanej księżycowej powierzchni. Najlepsze rezultaty powinny być w okolicy nowiu. Będę to sprawdzał w najbliższym czasie.

Mówimy, że światło słoneczne jest gorące, a księżycowe - zimne. Co do Słońca nie ma problemu. Wystarczy w słoneczny, upalny dzień wystawić termometr na słońce, a następnie czymś zasłonić. Zobaczymy sporą różnicę temperatur. A co ze światłem księżycowym? Filmik na Youtube "The Flat Moon Over the Flat Earth" pokazuje, że światło księżycowe wręcz ochładza przedmioty.  Postanowiłem to sprawdzić. Pomysł, żeby temperaturę Księżyca zmierzyć pirometrem od razu odrzuciłem, bo wyszłoby parę tysięcy stopni. Postanowiłem zmierzyć temperaturę dokładnym termometrem. Zakupiłem przez internet termometr DT - 11 firmy Termoprodukt mierzący temperaturę z dokładnością do pięciu setnych stopnia, bo spodziewałem się różnic temperatur mniej więcej w tym zakresie, i dzisiaj w nocy (tj. z 30 na 31 lipca 2018) postanowiłem przeprowadzić eksperyment. W miejscu gdzie nikt mi nie przeszkadzał ustawiłem termometr i zacząłem prowadzić pomiary. 

Eksperyment wyglądał następująco. Zostawiłem termometr na podłożu na jakieś 20 minut i oddaliłem się na około 10 metrów, żeby temperatura się ustabilizowała, następnie co około 5 minut podchodziłem do termometru na odległość nie mniej niż 2 metry, świeciłem latarką i odczytywałem temperaturę. Nie zbliżałem się zanadto, żeby swoim ciałem i poruszanym nagrzanym przez mnie powietrzem nie zaburzać pomiaru. Co około 10 minut zakrywałem lub odkrywałem końcówkę termometru. Do zakrywania użyłem fragment blaszanej obudowy jakiegoś urządzenia elektronicznego.  Taka blacha miała małą pojemność cieplną, więc szybko się schładzała do temperatury otoczenia, po tym jak przenosiłem ją w ręce. Przy okazji zrobiłem parę zdjęć, które pokazuję z lewej strony. Można je powiększyć klikając na nie. Eksperyment trwał ponad dwie godziny i w zasadzie potwierdził tezę, że po zasłonięciu końcówki termometru temperatura wzrastała w stosunku do tej, gdy końcówka była wystawiona na światło Księżyca. 

Po powrocie do domu zrobiłem przeszukanie internetu i znalazłem wyjaśnienie tego zjawiska na stronie quora.com z której to strony zaczerpnąłem rysunek obok. Według tej strony wyjaśnienie tego fenomenu jest następujące (moje tłumaczenie, więc może być takie sobie):

"Światło Księżyca nie powoduje, że obiekt (powierzchnia) staje się zimniejszy. Kiedy obiekt jest przykryty lub zasłonięty ręką dachem, drzewem czy chmurą promieniuje mniej ciepła w nocne powietrze i staje się troszkę cieplejszy niż obiekt (powierzchnia)  wystawiony na otwarte nocne niebo."

Na rysunku zaczerpniętym ze strony quora zobrazowane zostało powyższe wyjaśnienie. 
Niby wszystko jest logiczne. Faktycznie zakrywałem końcówkę termometru i zakryta powierzchnia wypromieniowywała mniej ciepła. Była to mała powierzchnia, ale zawsze. Poza tym, gdy nie było nakrycia powietrze mogło swobodnie przesuwać się nad końcówką i odbierać ciepło, a gdy była nakryta, już cyrkulacja powietrza była ograniczona. Niby sprawa wyjaśniona, ale podczas tego eksperymentu miałem moment, że Księżyc przesuwający się po nieboskłonie został zasłonięty przez słupek balustrady i światło księżyca przestało padać na termometr. Okazało się, że efekt zmian temperatury przestał zachodzić.  A termometr podczas eksperymentu nie zmieniał położenia względem słupka. Gdy chmury zakrywały Księżyc też dochodziło do zaburzeń.  Oczywiście, to mogły być jakieś przypadkowe zbieżności.
Widać sprawa wymaga dalszych badań i do następnej pełni muszę wymyślić jakiś eksperyment, który rozstrzygnie sprawę, a w każdym razie posunie do przodu.