雪崩、アイスブラスト、氷天体衝突における雪氷の衝突摩擦メカニズムと構造変化

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10490003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 前野 紀一 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50001657)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹井 巌 北陸大学, 薬学部, 講師 (70247477) ; 杉山 弘 室蘭工業大学, 機械システム工学科, 教授 (70002938) ; 荒川 政彦 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (10222738) ; 西村 浩一 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (10180639) ; 水野 悠紀子 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (10002461)
• Keywords: 雪崩 / アイスブラスト / 氷天体 / 衝突摩擦 / クラック / 雪 / 氷 / 衝撃波

Research Abstract

北大低温科学研究所の低温実験室に設置されている一段式軽ガス銃を用いての雪と氷の衝突実験は順調に進められた。衝突速度は10〜600m/s、温度範囲は0〜-30℃に設定された。衝突過程は高速画像解析装置およびイメージコンバーターカメラで撮影され解析された。クラックおよび衝撃波の伝播速度が求められると同時に、クラックが内部空隙あるいは内部液体に接近したとき示す複雑な相互作用が観測された。この実験では衝突前後の雪ブロックの内部構造の変化は、試料の薄片を作成して調べられた。衝撃波管による衝突実験は、室蘭工業大学および北大低温科学研究所で稼働中の衝撃波管を用いて行われた。この方法での測定、観測にはシュリーレン法を用い高速画像解析装置で記録された。衝撃波による雪氷粒子の運動が明瞭に撮影された。衝突速度20m/s以下の衝突実験は、北大低温科学研究所の大型低温室に設置されている風洞を用いて行われている。この方法では雪ブロックを風洞内に設置し、気流によって雪ブロックが破壊、粒子化する過程を観測した。大きな雪ブロックでの実験は低温風洞では出来ないので、札幌市内に幾つか存在するスキージャンプ台を使用する。今冬は3月に宮の森シャンツェを使用させて頂く予定で準備が進められている。衝突を伴わない古典的摩擦実験は、速度範囲を0.01mm/s以下に拡張するための努力が続けられている。荷重は0-10kPaの範囲で可変である。

Research Products

• [Publications] Sugi,N.,M.Arakawa A.Kouchi and N.Maeno: "In-situ mass spectrometric observation of impact vaporization of water-ice at low temperatures" Geophys.Res.Lett.25. 837-840 (1998)
• [Publications] Higa,M.,M.Arakawa and N.Maeno: "Size dependence of restitution coefficients of ice in relation to collision strength," Icarus. 133. 310-320 (1998)
• [Publications] Arakawa,M.: "Collisional disruption of ice by high velocity impact" Proc.31th ISAS Lunar and Planetary Symp.13-16 (1998)
• [Publications] Onose,Naomi M.Higa,M.Arakawa,A.Nakamura,and A.Fujiwara: "Velocity Distribution of Fragments from Impact Cratering" Proc.31th ISAS Lunar and Planetary Symp.,. 5-8 (1998)
• [Publications] 杉山弘、岸田孝弘、守屋陵 智溝端一秀: "氷粒子の高速衝突現象に関する衝撃波管実験" 平成10年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 50-54 (1999)