Кратко — возможные физические процессы и как их отличить/оценить состав ядра.
1) Физические процессы (что может дать возрастание активности при удалении от Солнца) и признаки
- Подповерхностный перегрев (тепловая инерция, перенос тепла вглубь): пояснение — тонкая пылевая корка изолирует, тепло проникает с запозданием, достигает слоя с летучими → рост испарения. Признаки: постепенное увеличение активности, задержка относительно изменения r, отсутствие резких фрагментаций, сопоставимая активность на разных оболочках.
- Кристаллизация аморфного льда с выделением пойманных летучих (CO, CO2): при нагреве аморфный лёд релизует газ и частички → вспышки и выбросы нескольких видов сразу (много компонент в спектре). Признак: одновременный подъём нескольких газов и пылевого потока, эпизодичность при достижении критической температуры.
- Испарение более летучих компонент (CO, CO2) из глубинных слоёв: при удалении от Солнца относительная роль сверхлетучих возрастает (если вода уже замёрзла в поверхностном слое, а глубже есть CO/CO2). Признак: спектры показывают сильный CO/CO2 при больших r при слабой H2O; газовые линии холодных скоростей (~малые доплеровские ширины для газа из глубин).
- Механические процессы (раскол ядра, обрушение корки, сдвиг по вращению): резкий рост пылевого выброса, изменение морфологии (фрагменты, новые источники джетов), возможны повторные всплески. Признак — изменения в изображениях ядра, появление фрагментов, резкое увеличение непрерывного светимости.
- Сезонное/диурнальное перераспределение летучих (ре-конденсация в тени и последующий выброс): активность локализована, наблюдаются циклические вариации по повороту ядра.
- Отложение летучих (ре-конденсация на холодных участках) и последующее высвобождение при изменении ориентации — даёт «переменное» поведение, наблюдаемое как локальные выбросы при определённой ориентации.
2) Наблюдательные тесты для различения процессов
- Ищите какие конкретно молекулы усиливаются (CO, CO2 vs H2O, CN, C2). CO/CO2 → сверхлетучие; сильный OH/UV → H2O.
- Временной профиль: резкий скачок + фрагментация → раскол/обрушение; плавный рост с задержкой → подповерхностный нагрев/тепловая инерция.
- Кома-морфология: локализованные джеты → раскрытие местных источников/обрушение; симметричная большая кома → глобальное испарение сверхлетучих.
- Скорости газа (линии в mm/IR): холодные, узкие линии — удалённый источник/подповерхностный выпуск; широкие — поверхностный температурный выпуск.
- Изменения спектрального состава при разных r (следите за отношениями видов).
3) Как оценить состав ядра — методы и формулы (коротко, основные инструменты)
- Получение молекулярной продукции Q из измеренного спектрального потока:
$$Q\approx 4\pi {\Delta }^2\frac{F_{\lambda }}{g_{\lambda }},$$ где $\Delta$ — расстояние до Земли, $F_{\lambda }$ — измеренный поток в полосе/линии, $g_{\lambda }$ — fluorescence efficiency (g‑factor) для этой линии. Для мамодельных оценок применяется модель Haser для преобразования колонной плотности в $Q$.
- Энергетический баланс поверхности (оценка возможной скорости сублимации):
$$(1-A)\frac{S_0}{r^2}\cos \theta =\epsilon \sigma T^4+ZL,$$ где $A$ — альбедо, $S_0$ — солнечная постоянная $(\approx 1361\mathrm{W}{\mathrm{m}}^{-2})$, $r$ — гелиоцентрическое расстояние в AU (подразумевается перевод единиц), $\epsilon$ — эмиссивность, $\sigma$ — постоянная Стефана—Больцмана, $Z$ — массовый поток сублимации, $L$ — удельная теплота парообразования.
- Формула Гертца—Кнудсена для поверхностного массового потока:
$$Z=\alpha \frac{P_{\mathrm{sat}}(T)}{\sqrt{2\pi m{k}_{B}T}},$$ где $\alpha$ — коэффициент испарения, $P_{\mathrm{sat}}(T)$ — равновесное давление пара при $T$, $m$ — масса молекулы, $k_B$ — постоянная Больцмана.
- Теплопроводность и глубина проникновения тепла (оценка глубины слоя, который нагрелся за время $t$):
$$l_{\mathrm{th}}\sim \sqrt{\frac{\kappa t}{\rho c}},$$ где $\kappa$ — теплопроводность, $\rho$ — плотность, $c$ — теплоёмкость. Это даёт оценку, какие глубины могли прогреться и какие летучие доступны.
- Сравнение производств $Q$ разных видов и зависимость от r: подгонка степенной зависимости
$$Q(r)\propto r^{-n}$$ для каждого вида — разные $n$ и абсолютные доли (например $CO/{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2/{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$) дают подсказку о составе и источниках активности.
4) Дополнительные подходы и наблюдения
- Инфракрасная спектроскопия (1–5 μm): H2O, CO, CO2 (CO2 сильнее в 4.26 μm); mm/sub‑mm (ALMA, IRAM) для CO, HCN, CH3OH — чувствительны к глубинным и холодным компонентам.
- UV (OH 308 nm) как прокси H2O; оптические спектры для CN, C2, C3; измерение Afρ для пыли и соотношения пыль/газ.
- Высокое разрешение и мониторинг (имиджинг) для поиска расколом/джетов; поляриметрия и спектрофотометры для свойств пыли.
- Изотопные соотношения (D/H, 15N/14N) — требуют high‑res IR/mm и дают происхождение материала.
5) Практическая стратегия анализа
- Измерьте спектры нескольких ключевых линий (CO, CO2, H2O/OH, CN, HCN, CH3OH) на разном r.
- Вычислите $Q$ по формуле выше, постройте $Q(r)$ и найдите законы $Q\propto r^{-n}$.
- Совместно решите термального баланса и модель теплопроводности, чтобы оценить глубину и вероятную толщину пылевой корки; сравните с необходимой массой летучих для наблюдаемых $Q$.
- Сопоставьте временную и морфологическую информацию (изображения) — чтобы отличить раскол/обрушение от постепенных термических процессов.
Если надо, могу кратко расписать формулы конкретно для H2O/CO и пример оценки Q из реального измерения (с подстановкой чисел).