Стряхивая пыль с кометы
Комета Швассмана — Вахмана 1 (29P/Schwassmann—Wachmann 1) летает по почти круговой орбите за Юпитером (примерно четверть расстояния до орбиты Сатурна), имеет ядро диаметром 60 км и альбедо 0,033 (то есть она почти чёрная). Знаменита эта комета вспышками, которые наблюдают с момента её открытия в 1927 году. Если вспышки были бы одинаковой яркости, можно было бы подумать на инопланетян, но амплитуда вспышек бывает разная, так что это естественный процесс. Вспышки происходят через 55—60 суток, после чего формируются пылевые облака. Известно несколько гипотез, объясняющих это явление: вскрытие каверн, содержащих льды метана и угарного газа, и сублимация этих льдов, столкновения кометы с метеороидными потоками, фрагментация ядра кометы в результате внутренних напряжений и другие. Каждая гипотеза с чем-то не согласуется.
Комета 29P/Schwassmann—Wachmann 1. Снимок сделан космическим телескопом «Спитцер». Источник: NASA/JPL/Caltech/Ames Research Center/University of Arizona.
Исследователи из Института прикладной астрономии (Санкт-Петербург) предложили теорию, которая согласуется со всеми наблюдениями. Они предположили, что у кометы есть спутники, которые вращаются вокруг неё по вытянутым орбитам, причём при максимальном сближении они цепляют имеющийся на комете слой пыли. Наличие слоя пыли согласуется с низким альбедо, а изучение вспышек показало, что это рассеяние света на микронных пылинках. Различная интенсивность вспышек связана с различной глубиной проникновения спутников в пылевую оболочку ядра. Слой пыли в результате таких контактов почти не истощается, так как значительная часть пыли оседает обратно.
При взаимодействии с пылевым слоем гипотетический спутник расходует энергию, и расчёт, проделанный авторами, показал, что эта картина для спутника диаметром 1 км может сохраниться ещё около 1500 лет. Это редкий случай, когда астрофизики предсказывают нечто, что имеют шансы непосредственно проверить.
Медведев Ю. Д., Павлов С. Р. Объяснение аномальной вспышечной активности кометы 29P/Schwassmann—Wachmann 1. Гипотеза о наличии у кометы крупных спутников. Письма в астрономический журнал, 2023, т. 49, № 8, с. 573.
Примеси и скорость испарения
Процесс испарения капель происходит во множестве ситуаций и во многих технических устройствах. Чаще всего это капли горючего (в топливных установках) или воды (при тушении пожаров, для охлаждения, при обработке сточных вод). Если исходная жидкость содержит примеси, то возникает естественный вопрос: как и почему они влияют на испарение. В технических устройствах скорость испарения существенна для работы, причём иногда её хотелось бы увеличить, а иногда уменьшить.
Сотрудники Томского политехнического университета создали установку, в которой исследовали процесс испарения капель воды, содержащих разнообразные примеси, твёрдые и жидкие, растворимые или нерастворимые. Капли воды (диаметр 1 мм, начальная температура 20—100°C) попадали в трубу с потоком горячего (300—600°C) газа и летели по ней со скоростью 1,5 м/с. Диаметр капель измеряли методом теневой фотографии, а скорость движения контролировали кинокамерой. Было использовано восемь вариантов примесей; материалы примеси различались плотностью, теплопроводностью и теплоёмкостью. Задачей авторов исследования было установление зависимости скорости испарения от начальной температуры капель, температуры среды и, главное, — от параметров примеси.
Основной результат: скорость испарения определяется комбинацией параметров примеси, а именно — отношением теплопроводности к произведению плотности на удельную теплоёмкость. Этот параметр называется температуропроводностью, он говорит о скорости нагрева. То есть примесь влияет на то, насколько быстро прогревается капля. Авторы отмечают, что влияние примеси сложное, например, её наличие отражается на форме капель.
Керимбекова С. А., Волков Р. С., Стрижак П. А. Влияние примесей в каплях суспензий, эмульсий и растворов на скорости их испарения. Письма в ЖТФ, 2023, т. 49, вып. 20, с. 3.
Он горячий и светится
Данные по тепловому излучению металлов при высоких температурах нужны для тепловых расчётов, а расчёты нужны всегда, когда возникает необходимость использовать или исследовать металлы при соответствующих температурах. В любом случае расширение справочных баз данных по оптическим свойствам металлов — дело полезное.
Сотрудники Казанского национального исследовательского технологического университета измерили нормальную (то есть по нормали к поверхности) излучательную способность меди, золота и серебра в твёрдом и жидком состоянии, при температуре, близкой к точке плавления. В статье подробно изложена технология измерений. Измерения проведены в среде аргона, в диапазоне длин волн 0,26—4,2 мкм, то есть от средневолнового ультрафиолета до ближнего инфракрасного диапазона. Твёрдые металлы были полированы до среднеквадратичной шероховатости 0,01 мкм, много меньшей длины волны излучения.
Результаты, полученные в работе, неплохо согласуются с немногочисленными известными данными, но все они плохо согласуются с теорией. Авторы делают вывод о неприменимости существующей теории, в первую очередь, в области коротких волн. Нормальная излучательная способность во всех случаях монотонно падает с увеличением длины волны. При 0,3—0,7—1,4—4,2 мкм она равна примерно 0,5—0,2—0,05—0,05 для жидких меди и золота и 0,08—0,05—0,03—0,02 для жидкого серебра. Для твёрдого серебра значения в 1,5 раза меньше. Для твёрдых меди и золота при 0,3—0,7 мкм значения такие же, как для жидких, а при больших длинах волн они менее 0,05.
Косенков Д. В., Сагадеев В. В. Нормальное спектральное излучение элементов XI группы периодической системы. Журнал технической физики, 2023, т. 93, вып. 10, с. 1434.
