6.4. ПРОСТАЯ МОДЕЛЬ СТРУЙНОГО ПОТОКА

В ходе всего настоящего исследования эволюции Солнечной системы мы используем принцип, что выводы о процессах, существенных для образования Солнечной системы, следует обосновывать не теоретическими рассуждениями, а явлениями, которые можно наблюдать в настоящее время. Хотя условия формирования Солнечной системы во многих отношениях отличались от современных, часто оказывается возможным с помощью экстраполяции действующих в настоящее время процессов определять процессы, которые привели к образованию нашей планетной системы. Следуя этому методу, мы покажем теперь, что модель струйного потока может быть основана на наблюдениях газового тора, связанного со спутником Юпитера Ио.

6.4.1. ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ, ИСПУСКАЕМЫХ СО СПУТНИКА

Предположим, что тело с очень малой массой движется со скоростью по круговой орбите радиуса вокруг центрального тела массы Тело испускает во все стороны частицы со скоростью при а 1. Частицы, испускаемые в направлении или (см. рис. 3.3.1), будут колебаться около орбиты радиуса с амплитудой или и периодом, равным кеплеровскому. Однако момент количества движения частицы, испускаемой в направлении возрастет с до что в соответствии с уравнением (3.4.2) означает, что ее ведущий центр будет двигаться по орбите с радиусом

Апоцентр орбиты частицы равен , перицентр В соответствии с уравнением (3.4.5) ее кеплеровский период увеличится от до та За). Если испускание происходит в направлении —у, формулы остаются справедливыми, но при Если частицы испускаются в произвольном направлении, то их орбиты будут колебаться с меньшей амплитудой по сравнению с этими крайними случаями.

Следовательно, все испускаемые частицы будут ограничены поверхностью тора, размер которого в направлении равен а в направлении х равен

Все частицы, испускаемые точно в плоскости х, z, будут соударяться с через один оборот. Однако если скорость испускания имеет составляющую в направлении у, то частица будет пересекать окружность радиуса в тот момент, когда тело или уже пройдет, или еще не достигнет этой точки. Если тело имеет конечные размеры, частица будет соударяться с ним только в случае достаточно малого изменения периода. Если этого не случится, частица будет продолжать двигаться по орбите и ее фазовый угол с будет медленно увеличиваться. Когда фазовое запаздывание увеличится до частица опять подойдет близко к и снова появится вероятность соударения с ним.

Легко видеть, что в результате этого процесса тор, определенный выше, будет заполнен частицами, которые были испущены с и в конце концов опять столкнутся с