Понедельник, 23.10.2017, 10:40
 Zvezdar
Главная | Регистрация | Вход  
●●●●●
Меню сайта
 

Поиск

Translate


Страница в стадии набора и редактирования
Рождение комет
Когда пылинка движется в межзвездном газовом облаке, на нее действует аэродинамическая сила

(1)
где: Fa – аэродинамическая сила со стороны потока межзвездного газа на пылинку; m – масса пылинки; Sм – площадь Миделя пылинки; a – ускорение пылинки; V – скорость пылинки; ℓ - длина пути, пройденного пылинкой в межзвездном газовом облаке; ca – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления пылинки; ρг – плотность межзвездного газового облака. Допустим, что пылинка с радиусом r и плотностью ρ движется в однородном газовом облаке ρг = const, и, что аэродинамический коэффициент лобового сопротивления остается неизменным ca = const, тогда справедливы соотношения

(2)

(3)

(4)
из которых вытекает

(5)
Интегрирование уравнения (5) дает


Окончательно получается

(6)
В свою очередь, интегрирование уравнения (6) дает


Получается зависимость длины пути пылинки, пройденного в газовом облаве, от времени

(7)
Обратим уравнение (7), получается

(8)
Подстановка уравнения (8) в уравнение (6) дает зависимость скорости пылинки от длины пройденного пути

(9)
Это же уравнение в обратном виде

(10)
Когда скорость пылинки, влетевшей в межзвездное газовое облако, уменьшается до скорости броуновского движения, то тогда можно говорить, что пылинка застряла в этом газовом облаке. На рис.1 изображена зависимость длины пути торможения пылинки в межзвездном газовом облаке ℓт от его плотности ρг. При проведении этих расчетов использовались следующие исходные данные: скорость пылинки на входе в межзвездное газовое облако 104м/с; скорость броуновского движения пылинки в межзвездном газовом облаке 10-6м/с (это среднее значение скорости броуновского движения пылинок в Галактике); плотность пылинки 103кг/м3; аэродинамический коэффициент лобового сопротивления пылинки ca = 2. Большинство наблюдаемых межзвездных газовых облаков имеют плотность 10-22 ÷ 10-20кг/м3 и размеры 10÷100пс (1парсек = 3,086∙1016м). На рис.1 эта область выделена темным цветом. Как видно из этого графика, пылинки с размерами менее 10-6м застряют в обычных межзвездных газовых облаках, а более крупные пролетают сквозь них.
Когда пылинка находится в межзвездном газовом облаке, молекулы межзвездного газового облака, как правило, вязко сталкиваются с ее поверхностью, и где-то 2% от их общей массы остаются на поверхности пылинки. Такое взаимодействие межзвездной пылинки с межзвездными молекулами приводит к тому, что ее масса растет

(11)
где: m – масса межзвездной пылинки; ρг – плотность межзвездного газового облака;Vг – средняя скорость теплового движения молекул в межзвездном газовом облаке; S – площадь поверхности пылинки; t – время. Из уравнения (11) вытекает, что у однородной пылинки с плотностью ρ радиус r имеет следующую зависимость от времени

(12)
33
44
рис.1 Длина пути торможения.
рис.2 Рост радиуса пылинки.
Графически эта зависимость изображена на рис.2. Сопоставление рис.1 и рис.2 позволяет сделать вывод, что когда пылинка с радиусом меньше 1·10-6м находится в обычном межзвездном газовом облаке, она растет, при этом пылинка движется вместе с межзвездным газовым облаком. Из-за хаотичности движения межзвездных газовых облаков пылинка время от времени вываливается из одного межзвездного газового облака и попадает в другое. Когда же ее радиус уже превышает 10-6м, то тогда движение пылинки становится мало зависимым от движения межзвездных газопылевых облаков. Другими словами, скорость движения такой выросшей пылинки в обычных межзвездных газовых облаках достигает больших величин. С другой стороны концентрация субмикронных пылинок в обычных межзвездных газовых облаках велика. Это приводит к тому, что пылинка, которая быстро движется в межзвездных газовых облаках, имеет короткий промежуток времени до столкновения с другой межзвездной пылинкой, и такое высокоскоростное столкновение двух пылинок приводит к их разрушению. Таким образом, после того как межзвездная пылинка достигает размеров 10-6м, она прекращает свое существование.

© 2017 Zvezdar Все права защищены! Рейтинг сайтов Ufolog.ruЯндекс.МетрикаРейтинг@Mail.ru