Yarkovsky effect

Het Yarkovsky effect is een kracht die op een roterend lichaam in de ruimte als gevolg van de anisotrope thermische emissie van fotonen, wat momentum dragen. Het wordt meestal gezien in relatie tot meteoroïden of kleine asteroïden, zoals de invloed is het meest belangrijk voor deze organen.

Geschiedenis van de ontdekking

Het effect werd ontdekt door de Russische ingenieur Ivan Osipovich Yarkovsky, die op wetenschappelijke problemen in zijn vrije tijd werkte. Schrijven in een pamflet rond het jaar 1900, Yarkovsky opgemerkt dat het verwarmen van een draaiend object in de ruimte dagelijkse zou leiden tot een kracht die, terwijl kleine, zou kunnen leiden tot de banen van kleine lichamen, vooral meteoroïden grote effecten op lange termijn ervaren en kleine asteroïden. Yarkovsky het inzicht zou zijn vergeten was het niet voor de Estse astronoom Ernst J. Öpik, die Yarkovsky pamflet las ergens rond 1909. Decennia later geweest, Öpik, herinnerend aan het pamflet uit het geheugen, gesproken over de mogelijke betekenis van de Yarkovsky effect op de beweging van meteoroïden over het zonnestelsel.

Mechanisme

Het Yarkovsky effect is een gevolg van het feit dat verandering in de temperatuur van een voorwerp verwarmd door straling achterblijft veranderingen in de binnenkomende straling. Dat wil zeggen, het oppervlak van het voorwerp kost tijd om warm wanneer eerst belicht; en neemt de tijd om af te koelen wanneer de verlichting stopt. In het algemeen zijn er twee componenten van het effect:

  • Dagelijkse: op een roterend lichaam verlicht door de zon, is het oppervlak verwarmd door zonnestraling overdag en 's nachts afkoelt. Door de thermische eigenschappen van het oppervlak, is er een vertraging tussen de absorptie van straling van de zon en de emissie van dezelfde straling warmte, zodat de warmste punt op een roterend lichaam optreedt rond de "02:00" site op het oppervlak, of iets na de middag. Dit resulteert in een verschil tussen de richtingen van absorptie en re-emissie van straling, waarbij een netto kracht langs de bewegingsrichting van de baan oplevert. Als het object een prograde rotator, de kracht in de bewegingsrichting van de baan, en veroorzaakt de halve lange as van de baan gestaag toenemen; het object spiralen uit de buurt van de Zon Een retrograde rotator spiralen naar binnen. Het effect dagelijkse is de dominante component voor grotere organisaties meer dan ongeveer 100 meter diameter.
  • Seizoensgebonden effect: Dit is het gemakkelijkst te begrijpen voor het geïdealiseerde geval van een niet-roterend lichaam baan om de zon, waarbij elke "jaar" uit precies één "dag". Als het reizen rond de baan, de "schemer" halfrond die over een lange voorgaande periode is opgewarmd is altijd in de richting van de baanbeweging. De overmaat aan thermische straling in deze richting veroorzaakt een remkracht die altijd veroorzaakt spiraalsgewijs naar binnen in de richting van de Zon In de praktijk van wentellichamen, dit seizoengebonden effect neemt toe met de axiale tilt. Het domineert indien de dagelijkse effect klein genoeg is. Dit kan het gevolg zijn van zeer snelle rotatie, klein formaat of een axiale tilt dicht bij 90 °. Het seizoenseffect is belangrijker voor kleinere asteroïde fragmenten, op voorwaarde dat hun oppervlakken worden niet gedekt door een isolerende regolith laag en ze hebben niet buitengewoon trage rotaties. Bovendien, op lange tijdschalen waarover de rotatie as van het lichaam herhaaldelijk kan worden gewijzigd als gevolg van botsingen, seizoensgebonden effect zal ook de neiging om te overheersen.

In het algemeen is het effect grootteafhankelijke en invloed op de semi-hoofdas kleinere asteroïden, terwijl grote asteroïden vrijwel onaangetast. Voor kilometer-sized asteroïden, de Yarkovsky effect is minuscuul over korte periodes: de kracht op asteroïde 6489 Golevka is geschat op ongeveer 0,25 newton, voor een netto-versnelling van 10 m / s². Maar het is stabiel; loop van miljoenen jaren de baan van een asteroïde is genoeg om het te vervoeren van de asteroïdengordel om de innerlijke zonnestelsel kan worden verstoord.

De bovenstaande gegevens kan ingewikkelder voor de organen in sterk excentrische banen geworden.

Meting

Het effect werd voor het eerst gemeten in 1991-2003 op de asteroïde 6489 Golevka. De asteroïde dreef op 15 km van de voorspelde positie meer dan twaalf jaar van de Arecibo radiotelescoop.

Zonder directe meting, is het erg moeilijk om de exacte impact van de Yarkovsky effect op de baan van een bepaalde asteroïde voorspellen. Dit komt omdat de grootte van het effect hangt af van vele variabelen die moeilijk te bepalen van de beperkte waarnemingen beschikbare informatie zijn. Deze omvatten de exacte vorm van de asteroïde, de oriëntatie en de albedo. Berekeningen worden verder gecompliceerd door de effecten van de schaduwen en thermische "reillumination", of veroorzaakt door lokale kraters of een eventuele algehele concave vorm. De Yarkovsky effect ook concurreert met radiatiedruk wie het netto effect vergelijkbaar kleine langdurige krachten veroorzaken voor organen albedo variaties en / of niet-bolvormen.

Als voorbeeld, zelfs voor het eenvoudige geval van de zuivere seizoensgebonden Yarkovsky effect op een bolvormig lichaam in een cirkelvormige baan met een 90 ° helling, kunnen semi-belangrijke veranderingen as verschillen met wel een factor twee tussen het uniforme albedo en het geval van een sterke noord / zuid albedo asymmetrie. Afhankelijk baan en rotatie as van het object, kan de Yarkovsky verandering van de halve lange as eenvoudig worden omgekeerd door het veranderen van een bolvormig naar een niet-sferische vorm.

Ondanks deze moeilijkheden, met behulp van de Yarkovsky effect is een scenario onderzocht om het verloop van potentieel Aarde-invloed buurt van de aarde asteroïden veranderen. Mogelijke asteroïde afbuiging strategieën omvatten "schilderen" het oppervlak van de asteroïde of concentreren zonnestraling op de asteroïde om de intensiteit van de Yarkovsky effect veranderen en dus veranderen de baan van de asteroïde uit de buurt van een botsing met de aarde.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha