星雲ガスの集積に伴う星間塵の熱変成作用

与星云气体聚集相关的星际尘埃热变质作用

• 批准号: 08874055
• 负责人: 荒川 政彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08874055/
• 关键词: 衝撃波; ダスト; 星雲ガス; 抵抗係数; マッハ数; 高速度カメラ; 摩擦熱; 赤外発光

原始太陽系の星雲ガスとダストとの相互作用を調べるために,衝撃波管を用いた流体力学的実験を行った.昨年度は衝撃波管を設計・製作し,その装置を用いて多孔質ダストの抵抗計数やその変形について詳しく調べた.本年度は低温下での揮発性物質の摩擦加熱・蒸発を調べるため衝撃波管の改良を行い,実験を実施した。揮発性物質の試料にはドライアイスの薄膜(>1μm)を用いた.その薄膜は,液体窒素により冷却したクライオスタット(温度-150〜-170℃)上のアルミ板に作成した.この薄膜に高速の気流(アルゴンガス)を衝突させ,蒸発量を求めた.衝突気流の速度は900〜1000m/sであり,その圧力は6000Paであった.蒸発したドライアイス量の測定は波長2.7μmでの赤外発光強度を観測することにより行った.検出器はPbSe(立ち上がり50μs以下)であり,半値幅0.1μmのバンドパスフィルターを用いて分光を行った.ドライアイスの薄膜は高速気流がぶつかるとその表面で摩擦熱が発生し,その熱により蒸発が起こると思われる.確かに実験の結果ドライアイスの蒸発によると思われる赤外発光を観測することができた.そしてこの観測された赤外発光強度から薄膜表面での気流衝突による上昇温度を見積もると8K以下となった.この表面温度の上昇はアルミ板衝突によるアルゴンガスの温度上昇(4000K)と較べると遙かに小さいことがわかる.ドライアイスを蒸発させる熱源としては,摩擦熱・衝突ガスからの熱伝達(輻射・伝導・対流)があるが,それらの熱はドライアイスの潜熱として消費され,ほとんどその表面温度を上げないことを示している.二年間の研究により星間塵と星雲ガスの相互作用を調べるための装置開発と実験技術との蓄積を行うことができた.またこの衝撃波管を用いた実験における技術的課題や可能性も明らかになった.

The primitive solar system, the nebula, ガスとダストと, <s:1>, interact を and べるために, the impulse wave tube を, and the experiments of <s:1> た fluid mechanics を and った. Yesterday's annual は blunt shock wave tube を し design, manufacture, そ を の device with い て porous ダ ス ト の resistance count や そ の - shaped に つ い て detailed し く adjustable べ た. This year, at <s:1> low temperatures, the friction heating and evaporation of で <s:1> volatile substances <e:1> were carried out, the を adjustment of べるため impact wave tubes was improved を, and experiments were conducted on を and た. Wield 発 の sexual material sample に は ド ラ イ ア イ ス の film (> 1 microns) を い た. そ は の film, liquid smothering element に よ り cooling し た ク ラ イ オ ス タ ッ ト (temperature - 150 ~ 170 ℃) on の ア ル ミ plate に made し た. こ の film に high-speed の 気 flow (ア ル ゴ ン ガ ス) を conflict さ せ, steamed 発 quantity め を o た. Conflict gas flow has a <s:1> velocity of であ 900 to 1000m/s and aであ <s:1> pressure of そ 6000Paであった. The evaporation <s:1> ア ア ス ス quantity <e:1> was determined at a <s:1> wavelength of 2.7μmで. The red emission intensity を観 was measured at a する する とによ った. The った was carried out in った. 検 extractor は PbSe (vertical ち が り below 50 mu s) で あ り, half numerical picture of 0.1 mu m の バ ン ド パ ス フ ィ ル タ ー を with い て spectral line を っ た. ド ラ イ ア イ ス の film は 気 high-speed flow が ぶ つ か る と そ で の surface friction heat が 発 し, そ の hot に よ り steamed 発 が up こ る と think わ れ る. Indeed か に be 験 の results ド ラ イ ア イ ス の steamed 発 に よ る と think わ れ る 発 outside red light を 観 measuring す る こ と が で き た. そ し て こ の 観 measuring さ れ た 発 outside red light intensity か ら membrane surface で の 気 flow conflict に よ る rising temperature を see product も る と below 8 k と な っ た. こ の surface temperature rising の は ア ル ミ board conflict に よ る ア ル ゴ ン ガ ス の temperature Liters (4000 k) と more べ る と remote か に small さ い こ と が わ か る. ド ラ イ ア イ ス を steamed 発 さ せ る heat source と し て は, friction heat, conflict ガ ス か ら の hot 伝 da (radiation, 伝 guide, flow) seaborne が あ る が, そ れ ら の hot は ド ラ イ ア イ ス の latent と し て consumption さ れ, ほ と ん ど そ の surface temperature on を げ な い こ と を shown し て い る . Between two years の research に よ り star dust と nebula ガ ス の interaction を adjustable べ る た め の device 発 と be 験 technology と の accumulation を line う こ と が で き た. ま た こ の blunt shock wave tube を with い た be 験 に お け る technology subject や possibility も Ming ら か に な っ た.

项目成果

Norio Sugi: "Experimantal study on impact vaporization of water-ice : impact velocity dependence and energy partition" Proc.30th ISAS Lunar Planetary Symo.(in press). (1997)

Norio Sugi：“水冰撞击汽化的实验研究：撞击速度依赖性和能量分配”Proc.30th ISAS Lunar Planetary Symo。（正在印刷中）。

Masahiko Arakawa: "Mechanical strength og polycrystalline ice under uniaxial compression" Cold regions science and technology. (in press). (1997)

荒川正彦：“单轴压缩下多晶冰的机械强度”寒区科学与技术。

Masahiko Arakawa: "Drag coefficients of a porous material in supersonic air flow" Proc.30th ISAS Lunar Planetary Symo.(in press). (1997)

Masahiko Arakawa：“超音速气流中多孔材料的阻力系数”Proc.30th ISAS Lunar Planetary Symo。（正在印刷中）。

Michiya Higa: "Measurements of restitution coefficients of ice at low temperatures" Planetary and Space Science. 44. 917-925 (1996)

比嘉道也：“低温下冰的恢复系数的测量”行星与空间科学。

Norio Sugi: "In-situ mass spectrometric observation of impact vaporization of water ice at low temperatures" Geophysical Research Letters. (in press). (1998)

Norio Sugi：“低温下水冰撞击蒸发的原位质谱观测”地球物理研究快报。