6.9. СТОЛКНОВЕНИЯ ЧАСТИЦ СО СТРУЙНЫМ ПОТОКОМ
Посмотрим, что происходит, если частица соударяется со струйным потоком. Предположим, что частица движется по орбите, которая в некоторой точке а пересекает струйный поток (рис. 6.9.1). (В принципе, ее орбита может пересекать струйный поток в четырех точках, но мы ограничимся простейшим случаем.) Мы рассматриваем движение в ньютоновском поле без возмущений, а это означает, что орбиты не изменяются, если не происходит соударений частиц.
Рис. 6.9.1. Захват частицы струйным потоком. Затененная область представляет струйный поток. Орбита частицы (жирная кривая) пересекает струйный поток в точке а. Столкновения ведут к фрагментации, и фрагменты выбрасываются в основном на орбиты типа 2, но некоторые фрагменты могут двигаться по орбитам типа 1 или 3. Все эти орбиты возвращают их назад к точке а. Последующее столкновение в а может вести к дальнейшей фрагментации, но если столкновения хотя бы частично неупругие, конечным результатом будет захват всех фрагментов струйным потоком.
В области, где частица пересекает струйный поток, она рано или поздно столкнется с одной из частиц струйного потока. Вероятно, столкновение должно быть частично неупругим; другими словами, часть кинетической энергии относительного движения рассеивается. Столкновение может привести к разрушению одной или обеих сталкивающихся частиц на несколько фрагментов.
После соударения каждый из фрагментов будет двигаться по новой орбите, которая в общем случае будет отличаться от первоначальных орбит частиц. Новая орбита может располагаться целиком внутри струйного потока или частично вне него. Однако все возможные орбиты фрагментов обязательно приведут их опять назад к точке, в которой произошло соударение. Поскольку по определению эта точка располагается внутри струйного потока, все фрагменты будут постоянно пересекать струйный поток. (Исключением из этого правила является случай, когда столкновение происходит вблизи поверхности струйного потока и последний успевает до следующего соударения сжаться в такой степени, что точка первого столкновения оказывается вне потока.) Рано или поздно такое пересечение орбит приведет к новому столкновению с частицами струйного потока.
В среднем столкновения приводят к уменьшению относительных скоростей, поэтому фрагменты в конце концов будут захвачены струйным потоком. В то же время захват изменит форму струйного потока, так что его новая орбита будет промежуточной между
первоначальной орбитой потока и орбитой сталкивающейся частицы.
Следовательно, частица, которая сталкивается со струйным потоком, будет «поглощена» им с фрагментацией или без нее. В первом случае струйный поток «жует», прежде чем «глотает». Это можно рассматривать опять-таки как следствие фокусирующего воздействия ньютоновского поля.
Таким путем новая кинетическая энергия передается струйному потоку, компенсируя уменьшение его внутренней энергии. Если большое число частиц сталкивается со струйным потоком, временное состояние равновесия достигается, когда потери энергии вследствие внутренних соударений уравновешиваются энергией, приносимой «поглощенными» частицами. Однако новые частицы увеличивают значение 
следовательно, потери энергии. Окончательным уделом в любом случае является сжатие струйного потока [229].
Внутреннее строение струйного потока зависит от распределения частиц по размерам и по скоростям. Мы рассматривали только идеальный случай, когда все частицы идентичны. В реальных струйных потоках, по-видимому, должен существовать набор тел всех размеров, подвергающихся противоборствующим процессам аккреции и фрагментации. С уменьшением внутренней энергии струйного потока относительные скорости также будут уменьшаться. Это означает, что столкновения не так часто будут вести к фрагментации; преобладающим процессом станет аккреция, и внутри струйного потока будут формироваться более крупные тела.
Если ньютоновское поле подвергается возмущениям, струйные потоки будут прецессировать, причем узлы будут перемещаться в обратном направлении, а перицентры в прямом. Однако скорость прецессии зависит от элементов орбит отдельных частиц, которые немного отличаются для каждой частицы внутри струйного потока. Следовательно, возмущения стремятся разрушить струйный поток. Постоянство струйного потока зависит от того, будет ли вязкость, сохраняющая струйный поток, настолько большой, что ее воздействие окажется преобладающим. В общем большие тела будут покидать струйный поток легче, чем малые.
6.9.1. ВЫВОДЫ
Как говорилось в разд. 1.1, мы должны сейчас считать главной целью не подробную теорию, а общие принципы, которым должна удовлетворять эта теория. Опишем результаты исследований струйных потоков. Хотя подробная теория струйных потоков еще не разработана, кажется правомерным сделать следующие выводы.
1. Если большое число частиц движется в ньютоновском поле, то его фокусирующее действие (кажущееся притяжение) может привести к образованию струйных потоков. Эти струйные потоки сохраняются благодаря взаимным столкновениям частиц (т. е. вязкости) при условии, что столкновения являются существенно неупругими (отрицательная диффузия).
2. Струйные потоки имеют тенденцию захватывать все частицы, которые с ними сталкиваются.
3. Относительные скорости частиц в струйном потоке уменьшаются, и струйные потоки имеют тенденцию сжиматься.
4. Внутри струйного потока частицы будут объединяться в более крупные тела.
5. Большие тела, образовавшиеся в струйном потоке, могут высвобождаться из него.
