Почти одновременно с гипотезой Эпика о «пылевых комочках», в 1955 г. Л. Яккиа [352] указал на важную роль дробления метеороидов пе только как одной из форм их диссипации в атмосфере, но и как эффекта, оказывающего существенное влияние на процессы торможения, испарения и свечения метеоров. Об этом уже говорилось в § 20 и 31. Чтобы учесть влияние дробления на отклонение торможения метеора от теории, построенной для движения единого тела, Л. Яккиа ввел индекс дробления % и параметр потери массы s. Последний определяется формулой *=lg(-^-l) (34.1) if изменяется на протяжении пути метеора от - ММ = Мо) до + «>(Л/ = 0). Индекс дробления х* по определению, равен X-^lB^ (34.2) т i де иа — наблюдаемое торможение метеора в данной точке, а ит — теоретическое, вычисляемое из уравнения § 34. ЭФФЕКТ ДРОБЛЕНИЯ 335 торможения гт - А^рЛГ"1 V, (34.3) причем Кх = ГЛ6"2/3, (34.4) а М — фотометрическая масса, определяемая по кривой блеска метеора. Очевидно, что если метеороид не дробится, то ун = ^ и х = 0. Если ли же имеет место дробление, то vH > i?T, причем в случае прогрессивного дробления отношения vH/vT растет вдоль пути и тогда Х>0. Поэтому Б. Ю. Левин [147] рекомендовал называть х индексом прогрессивного дробления. Подробнее об индексе дробления %, его зависимости от различных форм дробления, массы, скорости и угла входа метеора будет рассказано в главе VII. Здесь же мы остановимся лишь на влиянии эффекта дробления на оценку массы и плотности метеороида. Очевидно, что у метеороида, раздробившегося на п примерно равных осколков, торможение будет таким же, как у единого тела той же общей массы, но имеющего в Уп раз меньшую плотность. В самом деле, из формул (31.4), (34.3) и (34.4) следует *' = v=, (34.5) Уп где б — истинная плотность метеороида, а б7 — кажущаяся, искаженная неучетом дробления. Из формул (34.3), (34.4) Следует также, что в случае использования динамического метода при заданном и должно выполняться соотношение Мб2 = const, или М <*> б*"2, откуда при Мп = М =— (см. § 31) снова следует (34.5). Таким образом, низкие плотности (б < 1 г/см3), получаемые из наблюдений, могут быть лишь кажущимися, искаженными дроблением. Дробление метеороидов может протекать различным образом. В 1961 г. Б. Ю. Левин [148] дал классификацию основных форм дробления. Эти формы следующие: а) дробление метеороида на несколько частей, далее не дробящихся («прочных»); 330 ГЛ. VI. МАССЫ И ПЛОТНОСТИ МЕТЕОРОИДОВ б) прогрессивное дробление, при котором осколки дро бятся на еще более мелкие частицы, и т. д.; в) единовременпое отделение от главного тела множества мелких частиц; г) квазинепрерывное отделение мелких частиц. Процессы типов а) и в) могут происходить неоднократно на протяжении траектории метеора. Возможны и различные сочетания всех типов дробления. Если мы имеем дело с дроблением типа а), то, используя уравнение торможения на участке после дробления, мы получим заниженную плотность б', в соответствии с (34.5). При дроблепии типа б) число п будет расти вдоль траектории, а б' соответственно уменьшаться. С подобным случаем мы уже встретились в § 32 при анализе работы П. Б. Бабаджанова и Е.Н.Крамера [12]. Дробление типа г) не оказывает влияния на б7, поскольку квазинепрерывное отделение мелких частиц и капель равносильно потере массы за счет испарения, лишь скорость потери массы будет больше. Что касается дробления типа в), то все зависит от того, как велика масса отделившихся частиц по отношению к массе главного тела. Если она ничтожно мала, то на определение б этот акт никак ие повлияет, если же она не мала, то, в соответствии со сказанным выше, б = 6^ ш—J , (34.fi) где ДМ — суммарная масса отделившихся частиц. Формула (34.6) пригодна также в случае отделения от главного тела одного-двух сравнительно крупных осколков — тогда под AM надо понимать их общую массу. Дробление в любых формах не изменяет заметным образом общей эпергии излучепия метеора, поскольку отделившиеся фрагменты тоже испаряются и вносят свой вклад в излучение. Однако дробление может привести к перераспределению энергии излучепия вдоль траектории метеора [195]. Поэтому начальная фотометрическая масса дробящегося метеороида будет определена правильно, а зпачеиия текущей массы могут быть искажены. Разумеется, исследователю желательно найти падежный критерий, который позволил бы отличить полет дро- § 34. ЭФФЕКТ ДРОБЛЕНИЙ 337 бящегося тела от полета единого тела низкой плотности. Таким критерием, как показал Б. Ю. Левин [149, 366], является фотометрическая кривая метеора. Различные формы дробления по-разному отражаются па фотометрической кривой метеора. Этот вопрос был подробно исследован Б. Ю. Левиным [149, 366], А. Н. Си- моненко [196, 198], В. Н. Лебединцом и Ю. И. Портняги- пым [140]. Результаты этих исследований будут изложены в § 39. Возможность объяснепия различия динамических и фотометрических масс крупных метеороидов дроблением была изучена также В. Падеветом [431, 432]. Согласно Ладевету, мелкие фрагменты, отделившиеся достаточно высоко и при не очень больших скоростях, попадают в своеобразную «ловушку» в застойной зоне за телом, где плотность атмосферы ниже плотности иевозмущенного воздуха. В этой «ловушке» фрагменты могут пролететь вслед за телом 5—10 км. Хотя эти фрагменты не испаряются и, таким образом, даже фотометрическая масса всего метеороида будет занижепа, динамическая масса на пмжпем участке траектории будет еще меньше, так что их отношение может достигать 10, 100 и даже больших значений. Более тщательный анализ, проведенный В. Падеветом в [432], показал, что эта модель пригодна лишь для больших высот, где реально образуется «ловушка» за телом. Граница области существования «ловушки» при скорости 30 км/с находится на высоте 80 км для заостренных тел и ~ 100 км для затупленных, попижаясь при 15 км/с до 60 и 75 км соответственно. Ниже механизм Падевета не действует. Подобный подход к проблеме был бы полезен, если бы дробление и различие динамической и фотометрической масс были бы редкими явлениями на фоне «нормального» поведения большинства метеоров. Между тем, как будет показано в главе VII, это явление наблюдается у 90% метеоров, в том числе и у болидов. В этих условиях поиски специальных механизмов, могущих обеспечить наблюдаемый эффект, вряд ли оправданы, поскольку осуществление их в реальных условиях маловероятно. Сам В. Падевет признал в [432], что лишь в специальном случае, полагая воздух идеальным газом, а тело — весьма 338 ГЛ. VI. МАССЫ И ПЛОТНОСТИ МЕТЕОРОЙДОВ заостренным, можно получить ожидаемое соотношение фотометрической и динамической масс. Но форма тела может быть самой различной и оно может быстро вращаться. Вращение тела и турбулентность исключают возможность осуществления механизма Падевета. Естественно с этой точки зрения обратиться к результатам фотометрического и динамического анализа трех метеоритов, сфотографированных в полете: Пршибрам, Лост Сити и Инисфри. В 1970 г. Р. Мак-Кроски и 3. Деилеха [386] исследовали отношение фотометрической и динамической масс для 413 метеоров каталога Яккиа, Верниани и Бриггса [354] и для 130 болидов Прерийной сети [381]. Результаты представлены на рис. 78, где каждая точка соответствует точке метеора, для которой одновременно определялись фотометрическая масса по кривой блеска и ди- нахмическая — по торможению. Поэтому один метеор может быть представлен несколькими точками. Несколько точек соответствуют гарвардским метеорам 1242, 19816 и 7946. Прямая соответствует гипотетическому метеору со средним индексом дробления % = 0,3. Хорошо видно, что разброс точек по вертикальной оси не зависит от массы метеороидов. Распределения обеих групп метеоров по индексу % мало отличаются друг от друга с медианой около X = 0 (значениям % < 0 соответствует «заострение» ме- теороида в ходе полета, т. е. изменение S <*> Л/'1, где^>-д-|. Однако попытка Р. Мак-Кроски и 3. Цеплехи [386] объяснить низкие плотности, получавшиеся для большинства болидов Прерийной сети, различными видами дробления (прогрессивное дробление, отделение малых- частиц и др.), даже с учетом реактивного импульса выбрасываемых частиц, потерпела неудачу. Ни один из рассмотренных механизмов не исключал необходимости приписать крупным метеороидам низкие плотности.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Объяснение «парадокса масс» эффектом дробления» з дисципліни «Фізика метеоритних явищ»
