Гипотеза о «пылевых комочках» и рыхлых метеорных телах
В 1950 г., обрабатывая результаты фотографических наблюдении метеорного дождя Драконид 9 октября 1946 г., Л. Яккиа, 3. Копал и П. Миллман [351] обратили внимание на то, что высоты исчезновения большинства метеоров, даже довольно ярких (до— 2т), расположены на 90 км и выше, и лишь очень яркие метеоры (— 5"1) проникают до 85 км. Короткая длина пути метеоров (7— 10 км) свидетельствовала об их быстром испарении. Для этого плотные каменные метеорные частицы должны были иметь радиусы 0,01 см и менее, тогда как фотометрические массы у метеоров Драконид составляли 1 -f-100 г. Это противоречие и привело в 1955 г. Э. Эпика [424, 426] к концепции «пылевых шариков» (dustballs) или, как их чаще принято называть в нашей литературе, «пылевых комочков». Суть этой концепции состоит в том, что многпе метеорные тела (в частности, Дракопиды) в действительности состоят из множества пылевых зерен, слабо связапных друг с другом. При начале испарения эти свдзи разрушаются и дальше каждое зерно испаряется 8 33. «ПЫЛЕВЫЕ КОМОЧКИ» И РЫХЛЫЕ МЕТЕОРЙЫЕ ТЕЛА 329 само по себе. Поскольку размеры зерен малы (по оценке Э. Эпика для Драконид, 45—135 мкм [428]), испарение завершается быстро — намного быстрее, чей в случае плотного каменного тела той же массы, что и масса «комка». Но благодаря большому числу зерен в «комке» (по Э. Эпику, 105 -5-106) суммарный блеск получается большим. Вскоре данные, полученные по Драконидам, получили подтверждение в результате обработки визуальных наблюдений метеоров Аризонской экспедиции [427] и фотографических наблюдений Леонид [423]. Введение гипотезы о «пылевых комочках» не только устраняло противоречие между массами и длинами путей у Драконид и других метеоров, но открывало путь к разрешению другого противоречия (тесно связанного с первым): между фотометрическими и динамическими массами. Ведь массы, о которых шла речь выше, определялись фотометрическим методом, а малая длина пути свидетельствовала о быстром торможении, что, на основании формулы (21.2), приводило к малым значениям динамических масс. С точки зрения концепции «пылевых комочков» динамические массы — это массы отдельных зерен, из которых состоит «комок», фотометрические же массы дают иолпую массу «комка». После обоснования Ф. Уипплом в 1950 г. ледяной модели кометных ядер [489] гипотеза «пылевых комочков» получила и некоторое космогоническое обоснование, поскольку и Дракониды, и Леониды, и метеоры других потоков, а также, несомненно, и большинство спорадических метеоров имеют кометное происхождение. В качестве аргумента в пользу своей гипотезы Э. Эпик приводит следующее обстоятельство. Как показали наблюдения метеоров Аризонской экспедиции и фотографии Драконид и Леонид, метеоры появляются (независимо от блеска, скорости и угла входа) в точке, где выполняется условие pv2 « 104 дин/см2 = const. (33.1) Рассмотренные выше наблюдения дали (по 230 метеорам) значения lg pz;2 в точках появления (усредненные по группам в 20—70 метеоров) от 3,87 до 4,26, несмотря на разброс скоростей от 21 до 72 км/с. Как полагает Э. Эпик, это означает, что скоростной напор, определяемый форму- 330 ГЛ. VI. МАССЫ И ПЛОТНОСТИ МЕТЕОРОИДОВ лой (33.1), является предельным для прочности «пылевых комочков»; они распадаются на отдельные зерна; это сразу увеличивает суммарную площадь лобового сечения S и мы наблюдаем появление метеора. Если бы причиной было достижение каждым зерном (после распада комка) режима интенсивного испарения в соответствии с формулами § 9, то тогда выполнялось бы условие рг;3 = const. (33.2) Однако разброс значений lg pi;3 в рассмотренном Э. Эпиком .материале оказался больше, чем разброс значений lg pi;2, а именно, от 10,23 до 10,08 (в шесть раз). Из этого он сделал вывод, что именно первый механизм (распад пылевого комка на отдельные зерна) ответствен за появление метеора. Дж. Джонс и Т. Кайзер [Зоб] в своей гипотезе о тепловом ударе как причине разрушения метеороидов исходили из справедливости условия (33.2) для высот появления метеоров и нашли подтверждение этому в анализе данных каталога Л. Яккиа, Ф. Верниани и Р. Бриггса [354]. Однако последние получили зависимость рн°°и~3'5, а также четкую зависимость рн от массы: р„ со Д/-0,25 (более массивные тела начинают светиться выше). 3. Цеплеха и Р. Мак-Кроски [386], анализируя условия разрушения относительно крупных плотных тел (/? > 1 см) под действием термических напряжений, получили условие рс со у-2,5 (рс — плотность воздуха на уровне, где термические напряжения могут привести к дроблению тела). С учетом этих теоретических предпосылок рассмотрим данные наблюдений. Анализ высот появления 315 метеоров, наблюдавшихся в Одессе и Душанбе, был дай II, Б. Бабаджановым и Е. Н. Крамером [12]. Там же приведено сравнение их с высотами метеоров, сфотографированных в США малыми камерами [353] и суперШмидтами [341]. Все четыре ряда наблюдений дают близкий ход рн в функции у, соответствующий зависимости рн °° 1>~2,6. В 1973 г. Ф. Верниани опубликовал результаты наблюдений 5759 слабых радиометеоров [484], причем для 4233 из них были определены высоты наблюдения. Для этих метеоров (диапазон масс 10"6 -г 10~2 г) уверенно § 33. «ПЫЛЕВЫЕ КОМОЧКП» И РЫХЛЫЕ МЕТЕОРНЫЕ ТЕЛА 331 получается зависимость рн w г1,5 вместо теоретически ожидаемой (для регистрации радиометеоров) рн °° у~3,5. Таким образом, рассмотренные ряды наблюдений, несмотря на обилие материала и хорошую внутреннюю сходимость, дают различные зависимости ри от v. Однако в этом прослеживается некоторая закономерность. Именно, показатель степени п в зависимости рн °° v~n оказывается наименьшим для самых слабых метеоров Ы = 1,5 для ряда Верниани), для визуальных метеоров Арцзонской экспедиции п = 2,0, для более ярких фотографических метеоров (ряды Бабаджанова и Крамера, Хокинса и Са- утворта, Яккиа, а также из сравнения Леонид и Драко- нид по Эпику) получается п = 2,5; правда, для каталога слабых фотографических метеоров Яккиа, Верниани и Бриггса получено п = 3,5, но в этом каталоге собраны метеоры с большой длиной пути, т. е.. материал каталога отягощен наблюдательной селекцией. Сравнение значений п для рядов наблюдений метеоров разного блеска показывает, что механизм начала свечения у этих классов метеоров различен. Рассмотренные результаты не противоречат гипотезе «пылевых комочков», поскольку для слабых и средних метеоров, а также для некоторых более ярких (например, для Драконид) она хорошо объясняет некоторые наблюдаемые явления, описанные выше. Гипотеза «пылевых комочков» была принята почти всеми исследователями метеоров, в основном для метеороидов малых масс. Однако сравнение фотометрических и динамических масс заставляет ряд исследователей предполагать низкие средние плотности для подавляющего большинства метеороидов, в том числе и для таких, которые не могут считаться «пылевыми комочками» из-за их большой массы и большого значения /г. Так, последовательным сторонником концепции рыхлых метеороидов, с плотностями от 1 г/см3 (Геминиды) до 0,01 г/см3 (Дракониды), является Ф. Верниани [483, 484]. Для большинства метеоров потоков он получил б = 0,14 -т- 0,63 г/см3, а в среднем для спорадических (по 220 метеорам) б = 0,28 г/см3. «Большинства метеоров,— заключает Ф. Верниани,— кометного происхождения и представляют собой рыхлые, крошащиеся объекты, состоящие из слабо связанных конгломератов губкоподобного вещества» 1483], 332 ГЛ. VI. МАССЫ И ПЛОТНОСТИ МЕТЕОРОИДОВ К аналогичному выводу приходит в своей докторской диссертации Е. Н. Крамер: «Нами и другими исследователями получены данные о низкой конфигурационной плотности (порядка 1 г/см3) частиц, порождающих яркие метеоры. Это свидетельствует о так называемой «ватной» структуре частиц, являющейся следствием эвакуации летучих веществ из „тугоплавкой" матрицы» [121].
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Гипотеза о «пылевых комочках» и рыхлых метеорных телах» з дисципліни «Фізика метеоритних явищ»
