微重力条件下小冰粒的碰撞
地球与行星天体物理
2014-12-17 v1
摘要
星子被认为是由原行星盘中的固体物质通过尘埃聚集过程形成的。目前尚不清楚生长如何进展到千米级大小，但有人提出雪线以外的水冰可能影响这一过程。为了更好地理解原行星盘中导致行星形成的碰撞过程，我们研究了小冰粒在低速下的个体碰撞。在一次抛物线飞行活动中，利用专门建造的低温冷却实验装置，在微重力条件下使冰粒发生碰撞。该装置能够使成对的小冰粒（直径在4.7至10.8毫米之间）在131至160 K的温度下，以0.27至0.51米/秒的相对碰撞速度发生碰撞。使用了两种类型的冰粒：冰球和不规则形状的冰碎片。在大多数情况下观察到反弹，少数情况发生碎裂。该装置实现了完整的归一化碰撞参数范围（b/R = 0.0-1.0）。恢复系数均匀分布在0.08至0.65之间，平均值为0.36，这意味着碰撞中至少损失了58%的平动动能。恢复系数的分布范围归因于研究中使用的颗粒的表面粗糙度。对颗粒旋转的分析表明，碰撞前颗粒多达17%的能量转化为旋转能量。在所研究的温度范围内，温度对恢复系数没有影响。
引用
@article{arxiv.1411.0563,
title = {Collisions of small ice particles under microgravity conditions},
author = {C. R. Hill and D. Heißelmann and J. Blum and H. J. Fraser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.0563},
year = {2014}
}