巴西果效应及其在小行星中的应用

在已成像的少量小行星中，部分小行星的块体分布难以解释。本文研究了地震震动导致小行星内颗粒按尺寸分选的可能性。我们特别关注所谓的巴西果效应（Brazil Nut Effect, BNE），该效应在振动作用下将大颗粒与小颗粒分离开。我们利用 N 体代码 PKDGRAV 在宽泛的参数范围内研究了 BNE，发现该效应对恢复系数 largely 不敏感，但对摩擦常数和振荡速度敏感。与先前结果一致，我们发现对流驱动了 BNE，使得侵入体上升至颗粒床顶部。对于宽圆柱情形，我们还观察到一种“鲸鱼”效应，即侵入体跟随对流电流运动而不停留在表面。我们表明，BNE 的无量纲临界条件与先前研究吻合良好。我们还表明，BNE 在低重力环境下具有可扩展性，且侵入体的上升速度与重力加速度的平方根成正比。最后，我们将临界条件应用于观测到的小行星，发现临界振荡速度与非破坏性撞击预期的地震振荡速度相当。