Динамическое трение
Динамическое трение — в астрофизике потеря момента и кинетической энергии движущегося тела вследствие гравитационного взаимодействия с окружающим веществом. Впервые подробно обсуждалось С. Чандрасекаром в 1943 году[1][2][3].
Получить интуитивное представление об эффекте можно при рассмотрении движения массивного объекта сквозь облако меньших более лёгких тел. Гравитационное воздействие приводит к тому, что лёгкие тела ускоряются и увеличивают момент и кинетическую энергию. При сохранении энергии и момента можно сделать вывод о том, что тяжёлое тело должно замедляться. Поскольку происходит потеря момента и кинетической энергии, то эффект получил название динамическое трение.
Другим эквивалентным способом рассуждения для данного процесса является рассмотрение движения крупного объекта сквозь облако меньших объектов, при этом гравитационное влияние крупного объекта приводит к движению меньших объектов к нему. Следовательно, возникает повышенная концентрация маленьких объектов вокруг позади крупного тела по мере его движения в пространстве. Данная повышенная концентрация объектов оказывает коллективное гравитационное воздействие на крупный объект, замедляя его.
Конечно, механизм работает по одинаковой схеме для различных масс взаимодействующих тел и для различных относительных скоростей. Однако, хотя наиболее вероятным результатом движения объекта через облако является потеря момента и энергии, как описано выше, но в общем случае возможно как уменьшение, так и увеличение энергии. Траектории, при которых тела могут увеличивать энергию, используются в гравитационных манёврах при пролёте космических аппаратов мимо планет.
Полная формула учёта динамического трения для изменения скорости объекта требует интегрирования по плотности в фазовом пространстве. Формула Чандрасекара имеет вид
Частым случаем является система с однородной плотностью распределения вещества, в которой частицы вещества значительно легче, чем рассматриваемые крупные частицы, то есть , а распределение скоростей частиц удовлетворяет распределению Максвелла
