Особливості динаміки крупних пилинок кометних атмосфер - Автореферат

Взаємодія між пилом та газом в залежності від загального балансу, механізмів і просторового розподілу процесів обміну може визначати режим неадіабатичної газової течії [11]. Такі припущення, які, скоріш за все, цілком справедливі для дрібних пилинок мінерального чи органічного складу, можуть виявитися хибними, якщо пилова частинка або чисто льодяна, або має лід у своєму складі. В цьому разі, по-перше, частинка може бути значно більшою, по-друге, при відокремленні від ядра вона має отримувати початковий імпульс, по-третє, утворена з крихкого матеріалу в результаті подрібнення вона є нестійкою і в подальшому може сублімувати та руйнуватися. Було вказано на можливість механічної рівноваги крупних пилинок на основі аналізу безрозмірного рівняння руху [11] та реалізації механізму “балістичної кумуляції” частинок в кометній атмосфері [15]. Дослідження, викладені в дисертації, виконувалися у відповідності з планом науково-дослідних тем кафедри астрономії в НДЛ “Фізика космосу”: 1) бюджетна тема “Дослідження фізичних характеристик комет та взаємодії сонячного вітру з пиловою компонентою комет, №570, № держ. реєстр.0195U005964 (1992-1995); 2) комплексна наукова програма з астрономії Київського університету "Фізичні та метричні властивості Всесвіту, його походження та еволюція" № держ. реєстр.У вступі стисло викладається стан проблеми та обгрунтовується актуальність теми досліджень.В розділі поставлена та розвязана задача про теплову релаксацію пилової частинки, яка виникає при порушення теплової рівноваги цієї частинки внаслідок розколу. Його залежність від розмірів має принципово різний характер для пилинок з чистого льоду, або льоду, забрудненого силікатом, та для пилинок з льоду, забрудненого вуглецем. Створена розрахункова модель, яка дозволяє вирішувати задачу про встановлення стану теплової рівноваги для ізотермічних пилинок в космічному просторі чи в зовнішній атмосфері комет в залежності від їх складу та розміру. На противагу цьому, пилинки з чистого льоду та забруднені силікатом розмірами 10 - 100 мкм, утворені в результаті подрібнення, можуть значний час перебувати в стані з порушеною тепловою рівновагою. Зміни потоку теплового випромінювання таких пилинок відносно рівноважного стану мають виражену асиметрію: внески від пилинок, що охолоджуються, та від тих, що нагріваються, суттєво різні.В другому розділі подано короткий вступ до проблеми та зроблено висновок, що дослідження механічної рівноваги пилинок в кометних атмосферах не проводилося. Пошук рівноваги та дослідження траєкторій крупних частинок у внутрішніх частинах кометної атмосфери проведено на основі рівняння, в якому до уваги прийнято сили захоплення потоком сублімованого газу та гравітаційного притягання ядра. На її основі проведено однорідинне моделювання зіштовхувальної зони кометної атмосфери, яке надалі слугувало базою (в чисельній формі) для розрахунку першої з двох сил, що діють на пилинку. Рівняння ізокліни, одержане з рівняння руху, та приведене до зручної при розрахунках форми має вигляд: Де - густина, швидкість, коефіцієнт опору газу, - температура розсіяних молекул, - маса і швидкість частинки, - маса та радіус ядра комети, - висота над ядром,-гравітаційна стала,-маса молекули води. Виділено чотири типи: А - пилинки не мають особливих точок в гідродинамічній області; Б - мають одну особливу точку нестійкого типу (ОТ1); В - мають дві собливі точки, перша з яких нестійка, а друга - стійкого типу (ОТ2); Г - не мають особливих точок та рухаються завжди з гальмуванням.Проведено дослідження положення зон особливих точок обох типів від геліоцентричної віддалі комети. Розмір першої області точок нестійкої рівноваги ОТ1, що безпосередньо оточує ядро, практично не змінюється, вона компактна - не більша 1км, і характеризується підвищеною концентрацією пилинок типу Б, що не змогли пройти ОТ1 та в результаті падають на ядро. Змінюються протяжність, положення та діапазон розмірів пилинок, що потрапляють до типу В. Гідродинамічне описання газу починається на зовнішній поверхні приповерхневого шару і потребує визначення початкових швидкостей частинок саме на цій поверхні. Розрахунки траєкторій в гідродинамічній області визначають залежність кінцевої швидкості пилових частинок типу В від їх розміру.Одержані результати свідчать, що динаміка таких частинок суттєво відрізняється від поведінки дрібних, висновки стосовно виявлених особливостей можуть бути сформульовані наступним чином. В результаті моделювання термодинаміки пилинок в атмосфері комети вперше показано, що частинка, виведена з стану теплової рівноваги (наприклад, при розколі), для повернення в рівноважний стан потребує часу, який складним чином залежить від розмірів пилинок та їх складу. Проте, для частинок, більших 10мкм, час, впродовж якого вони можуть перебувати в нерівноважному стані, сягає декількох хвилин на геліоцентричній віддалі 1а.о. і цим не завжди можна нехтувати. Завдяки цим частинкам навколо ядра утворюється компактна зона з підвищеною чисельною густиною пилинок, розмі

Основний зміст роботи