由聚集与碎裂推导土星环中微粒的尺寸分布
地球与行星天体物理
2015-08-06 v5 统计力学
摘要
土星环由大量水冰微粒及微量岩石物质组成。它们形成一个扁平圆盘，这是角动量守恒与耗散性粒子间碰撞中能量持续耗散相互作用的结果。对于尺寸在几厘米到几米范围内的微粒，已推断出其半径呈幂律分布，即 且 ；对于更大的尺寸，该分布具有陡峭的截断。有人提出这种尺寸分布可能源于环状微粒聚集与碎裂之间的平衡，但幂律依赖关系和上限尺寸截断均未在理论上得到确立。在此，我们提出了一个定量解释观测结果的微粒尺寸分布模型。与数据相符，我们的模型预测指数 被限制在区间 内。此外，对于较大的微粒尺寸，自然地确立了一个指数截断，其截断半径由聚集碰撞与破坏性碰撞的相对频率设定。该截断远小于土星环中观测到的微观结构的典型尺度。
引用
@article{arxiv.1302.4097,
title = {Size distribution of particles in Saturn's rings from aggregation and fragmentation},
author = {Nikolai Brilliantov and Pavel Krapivsky and Anna Bodrova and Frank Spahn and Hisao Hayakawa and Vladimir Stadnichuk and Juergen Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.4097},
year = {2015}
}