home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ian & Stuart's Australian Mac: Not for Sale / Another.not.for.sale (Australia).iso / Dr. Doyle / Jupiter Comet / Education Notes / sl9-jpl.03 < prev    next >
Text File  |  1994-04-15  |  5KB  |  100 lines
  1.  
  2. 3. The Fragmentation of Comets
  3.  
  4.         Every body is held together by two forces, its self-
  5. gravitation and its internal strength due to molecular bonding. 
  6. With no external forces on it (and no initial rotation) a liquid 
  7. body would form a perfect sphere just from self-gravitation (and 
  8. from very weak molecular forces -- surface tension). Approaching 
  9. another body, the sphere would begin to elongate toward that body. 
  10. Finally, when the difference in gravitational force on the near 
  11. side and far side of the former sphere exceeded the self-
  12. gravitation, the body would be torn apart. The distance from the 
  13. larger body at which this disruption occurs is the so-called Roche 
  14. limit, named for the man who first studied the problem. The 
  15. differential gravitational effects of the Moon and the Sun are 
  16. what raise the tides in Earth's oceans, and such forces are often 
  17. referred to as tidal forces.
  18.  
  19. Solid bodies have intrinsic strength due to their molecular bonds. 
  20. Aluminum wire may have a tensile strength of 2.4 x 10^9 dynes/cm^2 
  21. (5 million lb./ft.^2) and good steel wire a tensile strength 
  22. 10 times larger still, which far exceeds the tidal force of 
  23. anything short of a black hole. As stated in Section 1, comets 
  24. have very low tensile strength, near 1 10^3 dynes/cm^2 
  25. (2 lb./ft.^2). They can be pulled apart very easily by tidal force 
  26. (or any other substantial force, for that matter). Some 25 comets 
  27. have been observed to split over the past two centuries. In other 
  28. cases two or more comets have been discovered in nearly the same 
  29. orbit, and calculations have indicated that they were once a 
  30. single comet. A few of these cases have been obviously 
  31. attributable to the tidal forces of Jupiter (Comet Brooks 2 and 
  32. Comet Shoemaker-Levy 9) or the Sun (the Kreutz comet family), 
  33. while other splittings have to be attributed to less obvious 
  34. causes. For example, the loss of material from an active comet, 
  35. which tends to occur from a few localized areas, is bound to 
  36. weaken it. It may be that a rapidly rotating comet can be weakened 
  37. to the point where the centrifugal force is sufficient to cause 
  38. large pieces to break off.
  39.  
  40. The Kreutz family is the name given to many comets which closely 
  41. approach the Sun from one direction in space. They always approach 
  42. the Sun to within 3 million km or less, and some have actually hit 
  43. the Sun. The family was named for Heinrich Kreutz who published 
  44. extensive monographs on three of these comets and supported the 
  45. idea that they had a common origin, perhaps in a giant comet 
  46. observed in 372 B.C. Today the Kreutz family has eight definite, 
  47. well-studied members; 16 probable members (that are listed as 
  48. probable only because they didn't survive passage within 
  49. 800,000 km of the Sun to permit further study); and three more 
  50. possible members. Extensive work by Brian Marsden suggests that 
  51. all of these may have resulted from the splitting of two comets 
  52. around 1100 A.D., which in turn may have been the parts of the 
  53. great comet of 372 B.C. Those Kreutz fragments which survive their 
  54. encounters with the Sun are often found to have split yet again! 
  55.  
  56. The classic Roche limit for a (fluid) body of density 1 g/cm^3 
  57. approaching Jupiter is about 119,000 km above the cloud tops of 
  58. the planet. It is about 169,000 km for a body having a density of 
  59. 0.5 g/cm^3. More complete modern theories making different 
  60. assumptions result in a somewhat smaller limit. In 1886 Comet 
  61. Brooks 2 came within 72,000 km of Jupiter's clouds and split into 
  62. two pieces. In July 1992 Comet Shoemaker-Levy 9 came within about 
  63. 25,000 km of Jupiter's clouds and fragmented into 21 or more large 
  64. pieces and an enormous amount of smaller debris down to micron or 
  65. submicron size. Details of this last event follow.
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70. Acknowledgments:
  71.         This booklet is the product of many scientists, all of 
  72. whom have cooperated enthusiastically to bring their best 
  73. information about this exciting event to a wider audience. They 
  74. have contributed paragraphs, words, diagrams, slides, and 
  75. preprints as well as their critiques to this document, which 
  76. attempts to present an event that no one is quite sure how to 
  77. describe. Sincere thanks go to Mike A'Hearn, Paul Chodas, Gil 
  78. Clark, Janet Edberg, Steve Edberg, Jim Friedson, Mo Geller, Martha 
  79. Hanner, Cliff Heindl, David Levy, Mordecai-Mark Mac Low, Al 
  80. Metzger, Marcia Neugebauer, Glenn Orton, Elizabeth Roettger, Jim 
  81. Scotti, David Seal, Zdenek Sekanina, Anita Sohus, Harold Weaver, 
  82. Paul Weissman, Bob West, and Don Yeomans -- and to those who might 
  83. have been omitted. The choice of material and the faults and flaws 
  84. in the document obviously remain the responsibility of the author 
  85. alone.
  86.  
  87. The writing and production of this material was made possible 
  88. through the support of Jurgen Rahe and Joe Boyce, Code SL, NASA, 
  89. and of Dan McCleese, Jet Propulsion Laboratory (JPL). For help in 
  90. the layout and production of this booklet, on a very tight 
  91. schedule, additional thanks go to the Design Services Group of the 
  92. JPL Documentation Section.
  93.  
  94. All comments should be addressed to the author:
  95.  
  96. Ray L. Newburn, Jr.
  97. Jet Propulsion Laboratory, MS 169-237
  98. 4800 Oak Grove Dr.
  99. Pasadena, CA 91109-8099
  100.