7.4. ПЕРЕХОД ОТ ФРАГМЕНТАЦИИ К АККРЕЦИИ

Для данного струйного потока, непрерывно пополняемого инжектируемыми частицами, можно предложить схему развития из этих частиц зародышей и, в конце концов, одного вторичного тела.

Первоначально струйный поток представляет собой смесь частиц на случайных орбитах. Столкновения, как было показано в гл. 6, будут приводить к увеличению сходства их орбит. Вероятно, что даже в первое время после фокусирования в струйном потоке преобладает фрагментация. Следовательно, прежде чем струйный поток сможет эволюционировать во вторичное тело, должна существовать стадия перехода от преобладания фрагментации к преобладанию аккреции.

Имеются основания предполагать, что решающим фактором в равновесии процессов фрагментации и аккреции является внутренняя скорость струйного потока. При большой скорости столкновения приводят к фрагментации. При меньших скоростях столкновения приводят к аккреции. Нахождение распределения скоростей в области перехода является сложной проблемой. Она

Рис. 7.4.1. (см. скан) Сцепленные концами удлиненные пылинки характерны для скоплений частиц лунной почвы, образованных вследствие электростатических взаимодействий. Исследования этих явлений указывают, что они появились из-за устойчивой внутренней поляризации диэлектрических пылинок, вызванной облучением [45].

включает не только взаимодействие между самими частицами, но и взаимодействие частиц со скоплениями, образующимися при наименьших возможных скоростях для данного распределения скоростей.

Механизм образования такого скопления демонстрируют образцы материала лунной поверхности [45, 46, 48, 49, 52]. Эти данные показывают, что диэлектрические частицы, вынесенные в космическое пространство, приобретают устойчивую внутреннюю

Рис. 7.4.2. (см. скан) Скопление частиц в форме гибкой цепи протяженностью около от основания агрегата. Структура в виде цепи иллюстрирует электродипольную природу отдельных микрочастиц [45].

электрическую поляризацию (рис. 7.4.1). Наэлектризованные частицы слипаются под действием дипольных сил, образуя цепеобразные, слабо связанные скопления (рис. 7.4.2). Измеренная сила слипания (10—200 дин) и дипольные моменты (от до указывают на то, что образование подобных скоплений становится эффективным при относительной скорости частиц в диапазоне Как следует из слипания магнетитовых зерен в метеоритах (см. разд. 22.7), магнитостатические взаимодействия между

намагниченными частицами (которые составляют лишь малую долю массы) могли происходить в том же диапазоне малых относительных скоростей частиц [209].

Следовательно, столкновения в космическом пространстве могут в значительных размерах происходить между рыхлыми («пушистыми») телами, чьи свойства в столкновениях существенно отличаются от свойств твердых тел, особенно в дозвуковом диапазоне скоростей. Поскольку имеется очень мало экспериментальных данных о столкновениях между рыхлыми телами, рассуждения о столкновениях в космическом пространстве неизбежно оказываются весьма умозрительными.

Что касается столкновений отдельных частиц, то исследования Голта и Хейтовита [174] показали, что такие столкновения при сверхвысоких скоростях приводят к потере массы, а не к аккреции. Керридж и Веддер [243] продемонстрировали, что эти условия распространяются также на диапазон дозвуковых скоростей при ударе твердых частиц по твердой мишени. Следовательно, для отдельных твердых частиц аккреция становится возможной только при энергии соударения, сравнимой с энергией электростатического (или магнитостатического) сцепления частиц, т. е. при скоростях порядка и менее. Когда в результате столкновений относительные скорости частиц в струйном потоке уменьшатся настолько, что существенная доля частиц будет иметь скорости в этом диапазоне, образование электростатически связанных цепеобразных пылевых сгущений, подобных тем, которые образует лунная пыль, по-видимому, станет эффективным.

Важным процессом после этой стадии в данном случае должно быть столкновение оставшихся частиц, имеющих высокую скорость, со скоплением частиц, имеющим низкую объемную плотность Эксперименты с целью моделирования высокоскоростных явлений этого процесса выполнил Веддер [411], который обстреливал со сверхвысокой скоростью полистироловыми шариками диаметром от 2 до рыхлую базальтовую пыль, образованную частицами размером При этих условиях выбрасываемая масса превышала массу бомбардирующего тела на два или три порядка величины. Поэтому кажется невероятным, чтобы скопление электростатически связанных частиц могло аккумулировать массу в результате обстрела их частицами со скоростями, превышающими несколько километров в секунду. Однако баллистические эксперименты показывают, что частицы в дозвуковом диапазоне скоростей могут захватываться и образовывать слабо связанные скопления внушительных размеров без потери массы вследствие вторичных выбросов. Следовательно, в этом случае в семействе частиц, образующих струйный поток, эффективная аккреция в первом приближении должна начинаться при средней относительной скорости около