月球熱流及月壤密度信息有助于研究地月系和太陽(yáng)系的起源與演化。 中國(guó)探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)”搭載的微波探測(cè)儀已在軌獲取了覆蓋全月表面的微波亮溫?cái)?shù)據(jù),此微波亮溫受月表層溫度、月球熱流、月壤密度、月壤厚度等參數(shù)的影響。本文首次利用嫦娥微波亮溫?cái)?shù)據(jù)反演月球熱流、月壤密度,具體包括以下研究?jī)?nèi)容。 月表層溫度是影響月表亮溫及其它月壤參數(shù)的重要物理量。本文基于一維月球表層熱傳導(dǎo)模型,研究了月球表層溫度隨時(shí)間、深度及地理位置的變化。分析Apollo15和17地區(qū)基于熱傳導(dǎo)模型計(jì)算的月表面溫度與美國(guó)探月衛(wèi)星LRO所觀測(cè)的月表面溫度的差別,以及引起差別的影響因素。通過調(diào)整熱物理參數(shù)改進(jìn)了月表面溫度隨時(shí)間變化的計(jì)算結(jié)果。 月球熱流是研究月球熱狀態(tài)和熱演化的重要物理量。月球熱流是指單位面積單位時(shí)間里由月球內(nèi)部釋放的熱量,計(jì)算表達(dá)式為月壤溫度梯度與月壤熱導(dǎo)率的乘積。本文提出了基于嫦娥衛(wèi)星觀測(cè)的微波亮溫?cái)?shù)據(jù)和LRO觀測(cè)的紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)的月球熱流反演方法。該方法由熱傳導(dǎo)方程的通解形式建立月表層溫度剖面模型,將LRO紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)作為溫度剖面模型的邊界條件,基于非均勻多層微波亮溫模型反演月球熱流�；谠摲椒ǚ囱莸玫搅�75°N到65°S,60°W到100°E地區(qū)的月球熱流分布,月球熱流變化范圍在0.8～69.2mW/m2之間。 月球熱流不僅可以通過微波亮溫反演得到,還可以根據(jù)其產(chǎn)生源計(jì)算得到。本文基于美國(guó)探月衛(wèi)星LP搭載的γ射線光譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)所生成的月表面放射性元素鈾、釷和鉀的豐度分布,分析了放射性元素的分布特征及不同放射性元素的相關(guān)性,建立了基于放射性元素的月球熱流模型,模型中包含了放射性元素產(chǎn)熱及月球降溫放熱兩部分能量。由模型計(jì)算得到了全月球熱流分布,月球熱流的變化范圍在10.6～66.1mW/m2,與基于微波亮溫反演的月球熱流范圍接近。 選擇兩個(gè)地區(qū),風(fēng)暴洋(30°N,550W)和雨海(30°N,250W)地區(qū),進(jìn)行對(duì)比分析。這兩個(gè)地區(qū)的紅外亮溫相同、FeO+TiO2含量相同,但兩個(gè)地區(qū)的晝夜微波亮溫差相差10K左右。利用月表微波亮溫模型分析,發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)地區(qū)的晝夜微波亮溫差的差異可能是由月球次表層的密度差異引起的。根據(jù)月塵層-月壤層兩層的微波亮溫模型,提出了月球次表層密度的反演方法。該方法利用“嫦娥二號(hào)”晝夜微波亮溫差數(shù)據(jù)反演出月球北緯33°,西經(jīng)120°到東經(jīng)6°地區(qū)的次表層密度。月球次表層月壤密度的變化范圍在1.90～2.04g/cm3之間。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P184
文章目錄
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究意義
1.2 研究背景
1.3 國(guó)內(nèi)外研究概況
1.4 論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
1.5 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第二章 月球表層溫度計(jì)算
2.1 月表熱傳導(dǎo)方程及參數(shù)
2.2 月表層溫度分布
2.3 月表層溫度修正
2.4 本章小結(jié)
第三章 基于CE-2微波和紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)的月球熱流反演
3.1 月球熱流及其反演方法
3.2 CE微波亮溫?cái)?shù)據(jù)和LRO紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)
3.3 月球表面微波亮溫
3.4 月球熱流反演可行性分析
3.5 月球熱流反演過程
3.6 月球熱流反演結(jié)果
3.7 反演結(jié)果分析
3.8 本章小結(jié)
第四章 基于放射性元素的月球熱流計(jì)算
4.1 月球熱流產(chǎn)生源
4.2 LUNAR PROSPECTOR數(shù)據(jù)
4.3 月球熱流模型
4.4 計(jì)算結(jié)果
4.5 本章小結(jié)
第五章 基于CE-2微波和LRO紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)的月球次表層月壤密度反演
5.1 月壤密度
5.2 CE晝夜微波亮溫差與FeO+Ti02含量相關(guān)性
5.3 月表微波亮溫的兩層模型
5.4 風(fēng)暴洋地區(qū)和雨海地區(qū)晝夜微波亮溫差的差異分析
5.5 月球次表層月壤密度反演
5.6 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A 攻讀博士期間發(fā)表的主要論文
附錄B 縮略詞、縮寫詞
附錄C 符號(hào)列表（主要字母、符號(hào)及其含義）
附錄D 計(jì)算程序說明
【參考文獻(xiàn)】
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1 孟治國(guó);月壤參數(shù)的輻射傳輸模擬與查找反演技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2008年
本文編號(hào)：
1458806
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