Международная
команда ученых, в том числе профессор Николай Бриллиантов из Университета
Лестера, решила вековую научную загадку строгого математического распределения
частиц в кольцах Сатурна. Оказывается, есть универсальный закон распределения
частиц в большом объеме. В будущем такая сортировка по размеру может найти
практическое применение в промышленности, а также при выполнении космических
миссий.
Рисунок демонстрирует
необычную структуру колец Сатурна. Кольца состоят в основном из ледяных частиц
разного размера. Они слипаются, образуя удлиненные, изогнутые структуры, которые
постоянно меняют форму. Пространство между этими структурами обычно пусто
Кольца
Сатурна изучены хорошо. С большой вероятностью они образовались в результате
столкновения крупных объектов, которые от удара распались на множество
фрагментов разного размера. Сейчас кольца Сатурна — это скопление бесчисленного
множества ледяных частиц размером от сантиметров до десятка метров.
Однако,
долгое время кольца поражали ученых удивительной упорядоченностью, соответствующей
математическому закону обратных кубов. Так, частиц диаметром два метра в восемь раз
меньше, чем частиц диаметром один метр. В свою очередь, частиц диаметром три
метра меньше в 27 раз и так далее. Это правило действует для частиц размером до
10 метров: количество объектов большего размера редко падает.
До
сих пор оставалось загадкой это удивительное математическое совершенство колец
и резкое прекращение действия правила после определенного диаметра частиц.
Ученым наконец удалось решить эту загадку, в том числе и с использованием
моделирования на суперкомпьютере МГУ «Чебышев».
Кольца Сатурна. Снимок,
сделанный зондом Cassini
Расчеты
показывают, что картина, наблюдаемая в кольцах Сатурна, — это не уникальная
характеристика нашей Солнечной системы, а универсальное правило распределения.
Другими словами, по всей Вселенной в
похожих системах планетных колец частицы расположены схожим образом — в
соответствии с законом обратных кубов. То же касается и любых других систем,
где медленные частицы врезаются друг в друга и сливаются, а затем сталкиваются
с более мелкими быстрыми частицами. Такие системы существуют в природе и встречаются
в промышленности. Все они должны демонстрировать закон обратных кубов при
распределении частиц по размеру.
Распечатать