14.2. ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ И ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ДИФФУЗИЯ; МЕТЕОРНЫЕ ПОТОКИ КАК СТРУЙНЫЕ ПОТОКИ
Ответы на все поставленные выше вопросы в основном связаны с проблемой, как будет эволюционировать рой частиц, движущихся по близким орбитам. Долгое время существовало общее мнение,
что столкновения (и другие типы взаимодействия) между такими частицами будут приводить к фрагментации. Как мы видели в гл. 6, это справедливо только в предположении, что столкновения упругие (или во всяком случае обладают некоторым минимумом упругости). Однако скопление движущихся по периодическим орбитам частиц, столкновения между которыми в достаточной степени неупругие, ведет себя иначе, а именно переходит из дисперсного состояния в менее дисперсное (см. разд. 6.6).
Поскольку свойства метеорных тел в космическом пространстве в отношении столкновений нам не известны, то невозможно решить, является ли диффузия частиц в потоках положительной или отрицательной. Это нельзя выяснить и при изучении современных ударных свойств метеоритов, упавших на Землю. Это обусловлено тем, что любой рыхлый поверхностный материал, который может определять ударные свойства порождающих метеориты тел, теряется при прохождении метеоритов через атмосферу.
Однако изучение состава и структуры метеоритов показывает, что наиболее многочисленные группы метеоритов состоят из зерен, которые первоначально или не были связаны друг с другом, или были сцеплены неплотно. Вещество метеоритов уплотнилось и затвердело в процессе эволюции, так что наиболее прочная часть этого вещества на пути к поверхности земли могла уцелеть.
Изучение свечения и торможения потока метеорных тел в атмосфере Земли приводит к выводу, что независимо от массы большинство метеорных тел имеет средние плотности около [412, 414]. Это наводит на мысль, что метеорные тела рыхлые и, вероятно, обладают малой упругостью (подробнее см. разд. 7.4).
Первая альтернатива (положительная диффузия) с необходимостью ведет к наиболее общепринятой теории комплекса кометы — метеорные потоки [249]. В этой теории предполагается, что поток метеорных тел возникает из монолитных глыб льда и пыли («ледяной конгломерат» Уиппла) и должен рассеиваться в продольном и в поперечном по отношению к основному потоку направлениях и в конечном счете рассеяться в межпланетном пространстве (спорадические метеоры). Такая теория обходит стороной вопрос об идентификации физически приемлемого механизма, посредством которого первоначально образовались монолитные ядра комет.
Согласно другой альтернативе (отрицательная диффузия), метеорный поток может не рассеиваться или сжимается при условии, что влияние самофокусировки доминирует над эффектами разрушения, обусловленными возмущающим действием планет и солнечной радиации (эффект Пойнтинга — Робертсона и т. д.). Как показали Мендис [298] и и Медис [229], представляется
вероятным, что такой вариант возможен при весьма общих условиях. Следовательно, метеорный поток может вести себя подобно типичному струйному потоку, рассматривавшемуся в гл. 6. Проведенный Мендисом и Ином анализ показал также, что сильной фокусировке за счет неупругих столкновений может предшествовать кратковременная фаза расширения потока. Из-за очень большого поперечного сечения аккреции метеорный поток способен также собрать значительное количество межпланетной пыли и газа [298].