Novinky
Nejlepší vědecké výsledky za rok 2011: Tepelné napětí v malých meteoroidech. II. Vliv izolující vrstvy
Rada Astronomického ústavu vybrala šest nejvýznamnějších vědeckých výsledků za rok 2011 publikovaných v odborných časopisech. Dnes představujeme práci Mgr. Davida Čapka, PhD. z Oddělení meziplanetární hmoty o tepelném napětí v malých meteoroidech.
Název vědecké práce:
Tepelné napětí v malých meteoroidech. II. Vliv izolující vrstvy
Stručný popis:
Čapek a Vokrouhlický (2010) studovali celkový rozpad malých meteoroidů v meziplanetárním prostoru vlivem tepelných napětí, která vznikají díky ohřevu slunečním zářením. V současné práci jsme uvážili skutečnost, že v průběhu přibližování meteoroidu ke Slunci překročí tepelná napětí mez pevnosti nejprve na povrchu tělesa, kde také započne tvorba puklin. Osud rozpukaného materiálu může být v zásadě dvojí: (i) Fragmenty opustí povrch díky odstředivé síle, či díky uvolnění elastické energie při tvorbě puklin a dochází tak k postupné erozi meteoroidu. (ii) Rozpukaný materiál setrvá na povrchu meteoroidu díky nedostatečně propojené síti puklin, či díky mezimolekulárním silám.
Zaměřili jsme se na druhou možnost a na základě analytického modelu jsme zjistil, že se v průběhu několika málo oběhů okolo Slunce vytvoří rozpukaná povrchová vrstva s nižší tepelnou vodivostí, která je schopna ochránit nitro meteoroidu před další destrukcí. Její hloubka roste s klesající heliocentrickou vzdáleností, s klesající pevností materiálu, s rostoucí velikostí meteoroidu a s rostoucí mírou rozpukanosti. Tvorba této vrstvy je snazší pro tělesa, jejichž rotační osa svírá se směrem ke Slunci malý úhel. Studovali jsme také tvorbu rozpukané povrchové vrstvy u rojových meteoroidů s heliocentrickou vzdáleností menší než 1AU. Naše výsledky ukazují, že zvětrávání vlivem tepelných napětí není omezeno pouze na pozemské pouště, Merkur, nebo některé blízkozemní asteroidy. Je s ním potřeba počítat také u meteoroidů s dostatečně malou vzdáleností od Slunce (přinejmenším pro roje δ-Akvaridy, Geminidy a Monocerotidy). Konkrétní převládající proces tepelného zvětrávání meteoroidů (rozštěpení celého tělesa / eroze povrchu / tvorba rozpukané vrstvy), bude možno určit pravděpodobně pouze pomocí experimentu.
Citace práce:
Čapek, D. - Vokrouhlický, D.: Thermal stress in small meteoroids. II. Effects of an insulating layer. Astronomy and Astrophysics, accepted: 2 November 2011, DOI: 10.1051/0004-6361/201117697