Efect YORP

Efectul Yarkovsky-O'Keeffe-Radzievsky-Paddack (abreviar. Efectul YORP sau efectul YORP ) este un fenomen de modificare a vitezei de rotație a asteroizilor mici de formă neregulată sub influența luminii solare . Termenul a fost introdus în anul 2000 de geofizicianul american D. Rubinkem . O manifestare specială a acestui fenomen este cunoscută încă din 1900 ca efectul Yarkovsky .

Cum funcționează

Constă în încălzirea neuniformă de către Soare a suprafeței corpurilor cerești în rotație. Datorită rotației asteroidului, partea de seară a suprafeței sale este cea mai încălzită, deoarece a fost în zona de radiație solară toată ziua și a acumulat maximă energie solară, în timp ce partea de dimineață este cea mai rece, deoarece a radiat căldura primită. de la Soare toată noaptea. Astfel, radiația termică din partea de seară a asteroidului este mult mai puternică decât din partea de dimineață. Acest lucru duce la faptul că o forță reactivă începe să acționeze pe partea de seară a asteroidului, care apare atunci când fotonii sunt emiși de la suprafața asteroidului, care este practic dezechilibrat pe partea de dimineață a asteroidului, deoarece suprafața de acolo are deja racit in timpul noptii. Această forță nu are practic niciun efect asupra rotației corpurilor sferice, deoarece impulsul reactiv rezultat este direcționat perpendicular pe suprafața asteroidului, care la rândul său este perpendicular pe rază, adică în cazul unui corp sferic, este direcționat către centrul de masă al asteroidului, care poate schimba ușor corpul orbitei ( efectul Yarkovsky ), dar nu va schimba viteza de rotație a acestuia. Într-un asteroid cu formă neregulată, impulsul rezultat este, de asemenea, întotdeauna direcționat perpendicular pe suprafață, dar nu întotdeauna spre centrul de masă al asteroidului și adesea sub un unghi față de direcția către acesta, ceea ce duce la apariția unui cuplu, ceea ce determină o ușoară accelerație unghiulară, ceea ce duce la o modificare a vitezei de rotație a unui asteroid, în funcție de direcția inițială de rotație a acestuia.

Forma și dimensiunea asteroidului au cea mai mare influență asupra amplorii efectului. După cum am menționat mai sus, poate afecta doar un corp cu formă neregulată, în timp ce nu ar trebui să fie prea masiv. Efectul YORP poate avea un efect vizibil numai asupra corpurilor mici cu un diametru de câțiva kilometri, deoarece asteroizii mari au un moment mare de inerție și este mult mai dificil să le învârți. În plus, ele au adesea o formă apropiată de sferică. Trebuie avut în vedere că efectul YORP nu afectează nici asteroizii care au o formă apropiată de elipsoizii de revoluție, a căror rază în planul de revoluție este aproximativ aceeași, dacă distribuția albedo -ului de suprafață este mai mult sau mai puțin uniformă.

În plus, gradul de influență al efectului depinde direct de distanța față de Soare: cu cât asteroidul este mai aproape de acesta, cu atât suprafața lui se încălzește mai mult, cu atât este mai mare impulsul reactiv creat de partea de seară a asteroidului și influența efectului este mai puternică.

Pe lângă schimbarea vitezei, efectul YORP poate provoca și o modificare a înclinării și precesiei axei de rotație a asteroidului, iar aceste procese pot avea loc atât în ​​mod regulat, cât și haotic, în funcție de diverși factori.

Efectul YORP poate fi un mecanism pentru formarea de sisteme de asteroizi binari mici, apropiati, care poate fi chiar mai important decât coliziunile, perturbările mareelor ​​sau captarea gravitațională.

Istorie

Acest termen a fost propus pentru prima dată de geofizicianul american Dr. David Rubinkam.în 2000 [1] și este o abreviere a primelor litere ale numelor oamenilor de știință care au adus cea mai mare contribuție la descoperirea și studiul acestui fenomen. Printre ei, primul loc este ocupat pe bună dreptate de omul de știință rus din secolul al XIX-lea Ivan Osipovich Yarkovsky , care a sugerat că radiația termică a suprafeței asteroidului, emisă de acesta din partea nopții, creează un impuls reactiv slab, care poate duce la un impuls suplimentar. accelerarea asteroidului. În interpretarea fizicii cuantice moderne, fiecare foton emis de suprafața încălzită a unui asteroid îi conferă un impuls egal cu , unde  este energia fotonului și  este viteza luminii [2] . Această ipoteză, cunoscută sub numele de efectul Yarkovsky , a fost confirmată pentru prima dată pe exemplul asteroidului (6489) Golevka prin observarea schimbării orbitei sale pe o perioadă de mai mult de 10 ani.

Mai târziu, deja în secolul al XX-lea, astrofizicianul sovietic Vladimir Vyacheslavovich Radzievsky a clarificat că intensitatea radiației termice depinde de albedo -ul suprafeței asteroidului [3] , iar oamenii de știință americani Stephen Paddackși John O'Keeffe au arătat că forma asteroidului are o influență și mai mare asupra schimbării vitezei unghiulare. Drept urmare, oamenii de știință au ajuns la concluzia că efectul YORP este cauza excesului observat de obiecte care se rotesc rapid printre asteroizii mici asimetrici, ducând la ruperea acestora de către forțele centrifuge [4] [5] .

Observații

În 2007, conform rezultatelor observațiilor radar ale asteroizilor (1862) Apollo [6] și (54509) YORP [7] [8] , efectul YORP a fost confirmat direct, iar în cazul ultimului asteroid, influența efectul YORP s-a dovedit a fi atât de puternic încât ulterior i s-a dat numele acestui fenomen [9] . Deci, conform calculelor, viteza de rotație a asteroidului (54509) YORP ar trebui să se dubleze în doar 600.000 de ani, iar după 35 de milioane de ani perioada sa de revoluție va fi de doar 20 de secunde, ceea ce în viitor poate duce la ruperea asteroidului. prin forţe centrifuge. Astăzi, accelerația unghiulară a acestui asteroid este de 2,0(± 0,2)⋅10 -4 °/zi 2 [10] . În plus, influența efectului YORP poate duce la o modificare a înclinării și precesiei axei de rotație .

Observațiile arată că pentru asteroizii cu un diametru mai mare de 125 km, curba de distribuție a vitezei de rotație corespunde distribuției Maxwell , în timp ce pentru corpurile mici cu un diametru de 50 până la 125 km există o ușoară creștere a obiectelor care se rotesc rapid (rotind lent). , iar pentru asteroizii mici cu diametrul mai mic de 50 km și se caracterizează printr-un număr mare de asteroizi cu viteze de rotație foarte mari sau foarte mici în jurul axei lor. De fapt, există o schimbare a densității asteroizilor către marginile distribuției pe măsură ce dimensiunea asteroizilor scade. Efectul YORP este mecanismul principal din spatele acestei schimbări. De asemenea, explică numărul relativ mic de asteroizi mici cu formă asimetrică [4] , precum și existența unor sisteme binare mici, apropiate de asteroizi care orbitează în jurul unui centru de masă comun [11] , care nu pot fi explicate doar ca urmare a ciocnirilor reciproce de asteroizi [ 11]. 12] . Pe de altă parte, nu este capabil să modifice semnificativ viteza de rotație a corpurilor mari, cum ar fi asteroidul (253) Matilda .

Vezi și

Note

  1. ↑ David Perry Rubincam. Spin-up și spin-down radiativ al asteroizilor mici  (engleză) 1. Icarus (2000). doi : 10.1006/icar.2000.6485 .
  2. ↑ Bar constantă h=6,62⋅10 -34 J*s, viteza luminii=300.000 km/s, energia fotonului E=hv
  3. ↑ Radzievskiy V.V. Mecanismul distrugerii asteroizilor și meteoriților // Raportul Academiei de Științe a URSS. - 1954. - T. 97 . - S. 49-52 .
  4. ↑ 1 2 S. J. Paddack, JW Rhee, Geophys. Res. Lett 2 , 365 (1975)
  5. ↑ D.P. Rubincam. Spin-up și spin-down radiativ al asteroizilor mici (link inaccesibil - istorie ) 2–11 148. Icarus (2000). 
  6. ↑ M. Kaasalainen et al., Nature 446 , 420 (2007) doi : 10.1038/nature05614
  7. ↑ SC Lowry și colab., Science 316 272 (2007) doi : 10.1126/science.1139040
  8. ↑ P. A. Taylor și colab., Science 316 274 (2007) doi : 10.1126/science.1139038
  9. ↑ New Scientist 2594 03.10.2007
  10. ↑ Opazovanje asteroida 2000 PH5
  11. ↑ DP Rubincam și SJ Paddack, Science 316 211 (2007) doi : 10.1126/science.1141930
  12. ↑ DP Rubincam, SJ Paddack, Science 316 211 (2007)

Link -uri