Seite - 213 - in Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin - Grundlagen und Anwendungen

8.4 AstrophysikalischeAnwendungen 213 8.4.1 KollisionsmodellefürEispartikel EineGrundlagederDynamikplanetarerRingesinddieStößezwischendeneinzelnenTeil- chendesRingsystems.DerZusammenhangzwischendenStoßzahlenunddenKollisionsge- schwindigkeitenbestimmtdabeimaßgeblichdieStabilitätdesRingsystems, seineoptische DichteundseineDicke [67]. WegendermakroskopischenGegebenheitensinddierelativenGeschwindigkeitenindie- senKollisionenklein, höchstenswenigem/s und teilweise nochdeutlich geringer [67]. In diesemZusammenhangwurdendaher inden1980-erund90-erJahren,nachdenDetailauf- nahmenderSaturnringedurchdieRaumsonde„Voyager2“ imJahr1981,mehrereVersuche zu langsamenKollisionenvonEiskugelndurchgeführt. Bridges et al. [67] untersuchten Stöße vonEiskugeln gegen einen festen Eisblockmit Geschwindigkeitenzwischen0,015und2cm/s.FürdieStoßzahl alsFunktionderKolli- sionsgeschwindigkeitvbestimmtensiedenZusammenhang (v)≈0,32v−0,234, (8.11) wobeidieGeschwindigkeit incm/sanzugebenist.Hatzesetal. [68]verbessertenspäterdie verwendeteexperimentelleApparaturunderhielten fürKugelnmitdemRadius5cm (v)≈0,94exp(−0,37v)+0,002v−0,85. (8.12) DieFrostablagerungenanderOberflächederEiskugelnbeeinflussendieStoßzahlsehrstark. Für sehrglatteKugeln (ohneAblagerungen)bestimmtendieAutor*innendenZusammen- hang (v)≈0,82v−0,047. (8.13) InderspäterenArbeit[69]untersuchtenHatzesetal.außerdemdenEinflussderFrostschicht aufdiekohäsiveWechselwirkungwährendderKollision. Higa et al. [70] studierten Kollisionen von Eiskugeln gegen einen Eisblock in einem größerenGeschwindigkeitsbereich,zwischen1und700cm/s.SieerhieltenfürdieStoßzahl alsFunktionderStoßgeschwindigkeit denAusdruck (v)≈ ⎧ ⎨ ⎩ 0,9 , v≤vc,( v vc )− log(v/vc) , v>vc, (8.14) miteiner temperaturabhängigenkritischenGeschwindigkeitvc, dieeinenannäherndelasti- schenBereichv<vc vondemBereich inelastischerKollisionen,v>vc, trennt. ZurReproduktiondieserexperimentellenErgebnissewurdeneinigetheoretischeModelle vorgeschlagen,die aufunterschiedlichenDissipationsmechanismenberuhen.Gorkavyund Fridman [71] entwickelten in ihrer Übersichtspublikation zur Physik der Saturnringe ein