4.3 החגורה הקריטית הפנימית: קו פרשת המים בין מופע החלקיקים לבין מופע ים-הסיבים

דף הבית ／ פרק 4: חורים שחורים (V5.05)

החגורה הקריטית הפנימית איננה קו חד אלא אזור מעבר עבה יחסית. ככל שמתקדמים פנימה אל האזור, הליפופים היציבים שבונים סוגי חלקיקים שונים מתחילים לאבד יציבותם בגלים. המערכת נודדת בהדרגה ממבנה הנשלט בידי חלקיקים אל מצב “רותח” שבו ים-סיבים צפוף הוא הדומיננטי.

I. הגדרה ומדוע הכרחית „חגורה”

1. הגדרה: החגורה הקריטית הפנימית היא תחום מרחבי שבו מצבי ליפוף המסוגלים להיווצר לחלקיקים עוברים ברצף למשטר הנשלט בידי ים-סיבים צפוף.
2. מדוע בהכרח „חגורה”:
   • ספי יציבות שונים: למיני חלקיקים ולליפופים מורכבים יש ספים שונים; החלשים נעלמים תחילה והחזקים אחריהם.
   • קני-מידה זמנים שונים: פירוק, התחברות-מחדש והיווצרות-מחדש של גרעין מתרחשים בעיכובים שונים, ולכן מעל השיפוע המרחבי מתווספת „זנב” זמני.
   • רטט סביבתי: מתיחות מקומית וגזירה מציירות עורקים דקים ומאורגנים, והערכים אינם אחידים בכל מקום.
   • תוצאה: נוצר מסדרון מעבר מופעים עם ריבוד ברור הן בהרכב והן בזמן.

II. מדוע נוצרת אי-יציבות: שלוש שרשראות המחזקות זו את זו

• עלייה מתמדת במתיחה–לחץ החיצוניים: פנימה יותר המתיחה והגזירה חזקות יותר. הליפופים נדרשים לשמר עקמומיות ופיתול ברדיוס קטן יותר, וה„עלות התחזוקתית” מזנקת; לאחר חציית הסף העצמי, הפירוק נעשה סביר.
• האטת הקצב הפנימי: מתיחות גבוהה מדכאת את הקצב העצמי של הליפופים. קצב איטי יותר מחליש נעילה קוהרנטית; לאחר הפרעה קשה יותר לשוב לעקביות, והיציבות האפקטיבית יורדת.
• מכות רצופות של חבילות גל מופרעות: בחלק הפנימי ההפרעות תכופות יותר. מופע ואמפליטודה שוחקים את גבולות הליפוף, מציתים מיקרו-התחברויות-מחדש וסדקים. נזקים קטנים נשזרים לקסקדות הדוחפות מחלקות שלמות של ליפופים מעבר לנקודת המפנה.
  הגברה חוצת-קנה-מידה: מתיחות חיצונית חזקה יותר מאטה עוד את הקצב הפנימי ומקלה לדחוף גבולות אל מעבר לקריטיות; לפיכך האי-יציבות מתבטאת כרצף שרשרתי מובהק על פני קני-מידה רבים.

III. מבנה שכבות בתוך החגורה (מבחוץ פנימה)

• שפת היווצרות-מחדש של גרעין: בשוליים החיצוניים עדיין אפשרית היווצרות-מחדש קצרה וערימה צפופה. מבנים מורכבים מתפשטים תחילה לליפופים פשוטים יותר ואז נחלשים.
• שכבת יציאת הליפופים החלשים: ליפופים עם מדד יציבות נמוך נעשים לא-יציבים במשותף. מתרבים חלקיקים קצרי-חיים וחבילות גל בלתי-סדירות; רעש הרקע מתגבר.
• שכבת יציאת הליפופים החזקים: אף ליפופים יציבים מאוד נבקעים בידי גזירה והתחברות-מחדש; מצב חלקיקי כמעט נעלם.
• שכבה הנשלטת בידי ים-הסיבים: כניסה לאזור „רותח” של צפיפות גבוהה. מופיעים תדיר סרטי גזירה, נקודות הבזק של התחברות-מחדש וקסקדות רב-קני-מידה; המראה הכללי מזכיר „מרק סמיך”.
  הריבוד הוא סטטיסטי: שכבות עשויות להשתלב זו בזו והגבולות משוננים ולא ישרים—בהלימה לאופייה החגור והמחוספס של המורפולוגיה.

IV. שני צידי החגורה: השוואה ברורה

• צדה החיצוני של החגורה: החלקיקים עדיין מסוגלים לשאת את עצמם. עשויה להתרחש היווצרות-מחדש והערימה הצפופה נשמרת. התגובה איטית יותר, ולאחר הפרעה יש סיכוי לחזרה לסדר המקורי.
• צדה הפנימי של החגורה: טורבולנטיות ים-הסיבים שולטת. גזירה, התחברויות-מחדש וקסקדות שכיחות. ההפרעות נוטות להתפשט במקום להיבלע מקומית. התגובה מהירה יותר ובעלת אופי שרשרתי מובהק.

V. דינמיקה: המיקום והעובי מתכווננים בעדינות

• „נשימה” עם האירועים: אירועים חזקים עשויים לדחוף קטעים מן החגורה מעט החוצה; עם דעיכתם החגורה נסוגה.
• כפיפות ל„תקציב מתיחות” כולל: כאשר תקציב המתיחות הכולל עולה, החגורה נעה החוצה ומעבה; כאשר הוא יורד, היא נעה פנימה ומדלדלת.
• הטיה כיוונית קיימת: לאורך ציר הסיבוב וברכסי התמצאות רחבי-קנה-מידה, צורת החגורה שונה לעיתים מכיוונים אחרים. זהו הקרנה מכוונת של הדינמיקה הפנימית—לא רעש אקראי.

VI. כללי זיהוי: לא להסתמך על מספר יחיד אלא על שלושה מדדים

• יכולת נשיאה-עצמית: מחוץ לחגורה רוב הליפופים שורדים לאחר הפרעה; בפנים רובם מתפרקים לרכיבי ים-הסיבים.
• הרכב סטטיסטי: בחוץ שולטים חלקיקים ארוכי-חיים והקצרי-חיים מועטים ומפוזרים; בפנים גדל משמעותית חלקם של קצרי-החיים ושל חבילות גל בלתי-סדירות והם מופיעים במשטחים רציפים.
• תגובה בזמן: בחוץ התגובה איטית ומקומית; בפנים היא מהירה ושרשרתית, עם עקבות קסקדה ברורות.
  כאשר שלושתם מצביעים יחד על מעבר מנשיאה-עצמית לאי-נשיאה-עצמית—הקטע שייך לחלקה הפעיל של החגורה הקריטית הפנימית.

VII. לסיכום

החגורה הקריטית הפנימית היא אזור מעבר מופעים מדורג. עלייה במתיחה–לחץ החיצוניים, האטת הקצב הפנימי וחבילות גל מופרעות מתמשכות מערערות את יציבות הליפופים היוצרים חלקיקים בגלים—וכך המערכת נעה מדומיננטיות של חלקיקים לדומיננטיות של ים-הסיבים. לחגורה יש עובי ממשי, היא „נושמת” עם האירועים, וניכרת בה הטיה כיוונית. הזיהוי צריך להישען על נשיאה-עצמית, שינוי בהרכב הסטטיסטי ואופי התגובה בזמן—ולא על סף סקלרי יחיד.