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助成番号 140217
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

太陽系小天体の特異地形とソフトマター物性

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Soft matter physics and peculiar terrains on small bodies in the solar system

研究氏代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） カツラギ名） ヒロアキ

研究期間 Ｂ

２０１４ ～ ２０１５ 年

漢字 ＣＢ

桂木洋光

報告年度 ＹR

２０１５ 年

ﾛｰﾏ字 ＣＺ

KATSURAGIHIROAKI

研究機関名

名古屋大学

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

名古屋大学大学院環境学研究科・准教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
粘性流体及び粉体を用いた衝突・振動実験を行い，得られたデータの解析からソフトマターの基礎物理法則と小天体地形理解に対する考察を行った．それぞれの成果の概要について以下に概説する．
粘性流体に鉄球を衝突させ，スプラッシュの縁にできるフィンガリング構造について実験的に調べた．衝突の慣性やターゲット粘性流体の物性により，どのようなフィンガリング構造が形成されるかを，主にレイリー・テイラー不安定性の考え方に則って説明した．特に，惑星科学分野のクレーター解析で一般的に用いられる重力支配スケーリングと強度支配スケーリングの概念を適用して解析を行うことにより，小惑星イトカワから持ち帰られたサンプルに見つかっている特異な微小（ナノ）クレーターの波状リム構造に対してその発生要因についての考察を進めた．その結果，実験デー
タの解析から求まるスケーリング等によると，イトカワの微小クレーターの波状リム構造を説明するためには，衝突速度がおよそ 100 m/s，ターゲットの有効強度が 2.5 MPa となることが試算された．しかし，この試算にはいくつかの仮定があり，それらの妥当性は十分に吟味できてい点もあるため，今後更なる検討が必要となる．
また，容器に入れた粉体層に垂直振動を加えた場合の，底面圧力および対流発生の様子についても実験的に研究を行った．その結果，粉体振動層における容器底面の圧力のピーク値が振動の強さに対して非線形的に依存することを発見した．実験により計測された圧力は，連続体力学で通常重要となる静圧や動圧とは質的に異なる振る舞いを示し，その挙動は独特なスケーリング関係としてまとめられることが実験結果より明らかになった．粉体振動層における圧力は，振動を加えられた小天体表面のレゴリス（砂礫）地形の流動化と深く関わる基礎物性であり，今後得られた成果を基にレゴリス地形進化へと考察を進めていきたい．

キーワード ＦＡ

ソフトマター

小天体地形

衝突（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -振動発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Fingering induced by a solid sphere impact to viscous fluid

著者名 ＧＡ

H. Katsuragi

雑誌

ページ ＧＦ02032-p1～p5

雑誌名 ＧＣ

EPJ Web of Conferences

発行年 ＧＥ

２０１５巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ

Bottom pressure scaling of vibro-fluidized granular matter

著者名 ＧＡ

H. Katsuragi

９２雑誌

ページ ＧＦ

17279:1～6

雑誌名 ＧＣ

Sci. Rep.

発行年 ＧＥ

２０１５

巻号 ＧＤ

５

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

著者名 ＨＡ

H. Katsuragi

書名 ＨＣ

Physics of Soft Impact and Cratering

図書

出版者 ＨＢSpringer

発行年 ＨＤ

２０１

６

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

３０７

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

欧文概要 ＥＺ
Experiments of impact and vibration using viscous liquid and dry granular matter were performed andrelated to both the fundamental physics of soft matter and peculiar surface terrains found on small
asteroids in the solar system. Principal results are summarized as following.
A steel ball was dropped onto a viscous liquid target and the resultant splashing-rim structure wasfilmed by a high-speed camera. From the acquired images, the number of fingers on the splashing rim
was counted and discussed on the basis of Rayleigh-Taylor instability. In addition, the idea of gravity(or strength)-dominant regime, which is one of the most frequently used classification in the planetaryimpact cratering studies, was adopted to analyze the data. From the analyzed result, the impact speed
and target strength to explain the nano-crater-wavy-rim structures found on the tiny samples returned
from the asteroid Itokawa can be estimated as 100 m/s and 2.5 MPa, respectively. However, this estimate
is still based on various assumptions. Further investigations are necessary to discuss the origin of
the peculiar crater rim structure.
To reveal the dynamics of regolith grains on the surface of small bodies, a pressure measurement ofvibrated granular matter was also carried out. The measured pressure value cannot be simply explainedby classical forms (static or dynamic pressure). Instead, a nonlinear scaling for the vibrated granularpressure was found from the dimensional analysis of the data. The pressure behavior in the vibrated
granular matter relates to the fluidization of the regolith layer on the small bodies. The connectionof these two factors is the most important future problem.

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