利用正规模方法和潮汐强迫模拟月球对引力波的响应

鉴于月球空间任务的最新进展，利用月球作为未来引力波（GW）探测器的环境引起了极大兴趣。月球为这种探测器提供了独特的环境，因为与地球不同，它没有海洋和大气，噪声源受限。在本文中，我们进一步探讨了将月球作为引力波巨大共振体的想法，这一想法最早由 Weber 于 1969 年提出。这一想法依赖于引力波如何与自由质量相互作用，最终与弹性固体相互作用的理论，行星在某种近似下就是弹性固体。我们首先仔细建立广义相对论（物理）和弹性理论（地球物理）背景，以便通过相关运动方程解析推导引力波与弹性固体之间的耦合。一旦解析解被推导出来，我们探索这种相互作用所依赖的参数空间。这最终为我们提供了传递函数，它定义了感兴趣的频带。我们展示了这种相互作用如何通过改变初始月球模型和探索不同的风化层模型，稳健地依赖于风化层结构。我们的结果表明，如果不事先用地球物理方法约束风化层结构，在 0.1 到 1 Hz 之间的高频区域进行探测可能会很麻烦。最后，我们讨论了在月球上建造的未来引力波探测器探测这些信号的意义。