アイソン彗星、消滅の物理的分析




○ 物性の基本解析全般 etc 

彗星は、その多くがダストを含む水 (雪・氷)とされています。

物理的強度を推測すると、およそ 10〜100気圧程度 (通常の岩石は、100〜1000気圧程度)
熱的特性は、大半を水と仮定すると、融解熱は約 100cal /g、気化熱は約 500cal /g

太陽を掠める彗星群の場合、強烈な遠心力による核崩壊、及び太陽熱による気化の2項目について、
数値シミュレーションするのが適正と思われます。




○ 遠心力による核崩壊 

遠心力 は、速度の2乗に比例して増加、中心からの距離に反比例して増加します。地球付近(1AU)の彗星と比較して、近日点付近のアイソン彗星(0.01AU)は、約 10000倍の遠心力による圧力を受けます。

近日点付近の速度 ≒ 400000m/s、比重1
F = mv^2/r の一般式に代入、1x 400000^2/1400000 ≒ 110000 N ≒ 11000 G ≒ 110 気圧 

核崩壊を起こす圧力に、到達しています。




○ 太陽熱による気化 

地球付近(1AU)での太陽熱は、2cal/cm^2/分。氷の融解熱は約 100cal /g、気化熱は約 500cal /g、1時間当たりの融解量は1cm 程度となりますが、近日点付近のアイソン彗星(0.01AU)は、約 10000倍の熱量を受けます。即ち、1時間当たりの融解量は、約 100m となります。

近日点通過付近における融解量を積算すると、約 500m 強相当となります。





SOHO 画像 (近日点通過前、約 20h)

http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime/c3/512/




○ アイソン彗星、消滅の物理的モデル (1)

太陽を掠める彗星群は、遠心力による高圧に晒され、かなりの部分が分解されます。

よって、分解後も、直径 1000m程度の物理量が確保されれば、無事に近日点を通過出来るということになります。彗星核が、より大きく、より強固な氷になれば、近日点通過確率が増加します。

大きさ(物理量)においては、標準等級から類推が可能です。強固さ(物理的強度)においては、群の特性から類推が可能です (クロイツ群は、より強固な氷で、近日点通過確率が高いものと推測されます。)

アイソン彗星の場合、光度のピークが近日点通過前12〜24時間にあったことから、物理量・物理的強度、双方がかなり不足していたと推測されます。(物理量が大きく、物理的強度が不足している状態ならば、近日点付近で急激な増光があった思われますが、アイソン彗星は−1等級程度で頭打ち。また近日点通過 約 2週間前と早い時期にも急激な増光をみせており、物理的強度もかなり不足していたと推測されます。)

標準等級 5等星で、彗星核の直径約 5kmなので、近日点通過前(1AU) の標準等級 8〜9等級のアイソン彗星は、直径1〜2kmと推測され、近日点通過確率は最初から小さい状況でした。


アイソン彗星の場合、
以上の物理的推移を、図解してみると・・

○ ≒ 200m角の彗星核




(2013、11月12日以前) 

増光以前の状態、彗星核直径、約 1200 m

○○○○○○
○○○○○○
○○○○○○
○○○○○○
○○○○○○
○○○○○○



(11月13日〜27日)

バースト、大きく割れて急増光

○○○ 。 ○○○
○○○ 。 ○○○
○○○ 。 ○○○
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○○○ 。 ○○○
○○○ 。 ○○○
○○○ 。 ○○○



11月28日

最大光輝時、更に分解、気化

○。 。 。○ 。 。○
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○。 。 。○ 。 。○
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○。 。 。○ 。 。○



11月29日

近日点通過時、ほぼ消滅

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○ アイソン彗星、消滅の物理的モデル (2)


11月 28〜29日(日本時間) における、1時間毎の融解量と、彗星核の直径シミュレーションです。

28日12時前の最大彗星核の直径を 300mと仮定すると、29日05時に消滅です。直前 12時間程度で、
急速に融解する様子が判ります。


アイソン彗星核直径、推移表

日本時間 日心距離 AU 1時間融解量 m 彗星核直径 m
11/28 12 0.071 298
11/28 13 0.068 296
11/28 14 0.064 294
11/28 15 0.061 291
11/28 16 0.057 288
11/28 17 0.053 284
11/28 18 0.049 280
11/28 19 0.045 275
11/28 20 0.041 269
11/28 21 0.037 262
11/28 22 0.033 253
11/28 23 0.028 12 241
11/29 00 0.024 17 234
11/29 01 0.019 27 207
11/29 02 0.015 44 163
11/29 03 0.012 71 92
11/29 04 0.012 71 21
11/29 05 0.015 44







(自作ソフト ・ アイソン彗星ナビゲーターより )

comet ISON navigator





太陽を掠める彗星群




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