Ілюшин Я. А.

Московський державний університет ім. М. В. Ломоносова фізичний факультет, кафедра фізики атмосфери Ленінські Гори, ГСП-2, Москва 119992, Росія тел. (095) 939-3252, e-mail: iiyushin@phys.msu.ru, rx3ahi@maii.ru


Анотація. Проведено чисельне моделювання теплового випромінювання пилової кірки комети в мікрохвильовому діапазоні. Показана можливість визначення типу структури пилової кірки за даними вимірів радіояркостной температури пилової кірки в діапазоні міліметрових хвиль.

I. Вступ

Комети є вельми цікавим класом небесних тіл у Сонячній системі. За існуючими уявленнями, ядра комет були сформовані кілька мільярдів років тому. Вважається, що з тих пір ядра комет не зазнали жодних значущих змін. З цієї причини, дослідження ядер комет може дати інформацію про фізичні процеси, що мали місце в період їх формування.

В даний час в світі розгорнуто ряд дослідницьких програм по вивченню комет і їх ядер. Зокрема, плануються експерименти по мікрохвильового зондування комет за допомогою як земних телескопів, так і космічних апаратів.

II. Основна частина

Загальноприйнятою на даний момент є двошарова модель кометного ядра [1], що складається з власне крижаного ядра і пиловий кірки на його поверхні. На користь наявності цієї кірки на поверхні ядра свідчить цілий ряд обставин. Так, космічні знімки ядер комет показують, що більша частина поверхні ядра неактивна, тобто на ній відсутні видимі викиди пилу і газу. При цьому поверхня ядра відрізняється низьким значенням альбедо в видимим діапазоні, більш характерним для покритих пилом тел типу Місяця, ніж чим для чистого льоду. Є й інші особливості поведінки комет, що знаходять своє пояснення в рамках двошарової моделі кометного ядра.

У товщі пилової кірки йдуть складні процеси теплообміну, радіаційного переносу, сублімацііреконденсаціі летючих речовин і т.д. Всі ці мають там місце явища визначають термічний режим нижележащих шарів комети і тепловий баланс ядра комети в цілому. Фактично пилова кірка служить ефективним теплоізолятором, що обмежують швидкість втрати летких речовин ядром комети під впливом сонячних променів і визначальним час життя комети.

Тим самим, детальне дослідження процесів, що відбуваються в пилової кірці, необхідно для правильного розуміння історії еволюції комети.

де / 3показатель ступеня, Nqнормувальні

постійна. За різними оцінками, значення /? одно декількох одиницях.

У літературі обговорюється кілька типів структури пилової кірки: а) щільна пилова кірка з пов’язаними частками пилу, газ дифундує крізь пористу кірку; б) пилова кірка помірної щільності із слабо пов’язаними частками, газ вільно проходить крізь пори, в) режим псевдозрідження пилового шару (“киплячий шар”), частки вільно плавають у вихідному потоці газу, найбільш дрібні частинки покидають шар; г) режим пневмотранспорту пилу, при якому пил повністю несеться йдуть потоком. Різні типи структури характеризуються різним розподілом температури по товщині корки. Так, для дифузійного режиму проникнення газу крізь пилову кірку існує аналітичний вираз для розподілу температури з глибиною [2]:

де Ci вихідний потік газу, С2 вихідний кондуктивний потік тепла, Сз надходить потік тепла від сонячної радіації, що виражається формулою

до постійна Больцмана, Кт теплопровідність пилової кірки, С, глибина від поверхні кірки, Ау

і Ат альбедо поверхні кірки у видимому і інфрачервоному (тепловому) діапазоні, відповідно, С постійна Стефана-Больцмана, S сонячна постійна на земній орбіті, м геліоцентрична відстань комети в астрономічних одиницях,

Ts температура поверхні пилової кірки.

Для режиму псевдозрідження отримання аналітичного рішення важко, проте існують оцінки [1], що зв’язують температуру на зовнішній поверхні пилової кірки з температурою на поверхні розділу кірки і ядра:

де Tt температура поверхні розділу кірки і ядра, Qполний вихідний потік теплоти, h товщина пилової кірки, s = \ – AT