YORP hatás

A Yarkovsky-O'Keeffe-Radzievsky-Paddack-effektus (rövidítve YORP-effektus vagy YORP-effektus ) egy olyan jelenség, amely a napfény hatására kis, szabálytalan alakú aszteroidák forgási sebességét megváltoztatja . A kifejezést 2000-ben D. Rubinkem amerikai geofizikus vezette be . E jelenség sajátos megnyilvánulása 1900 óta a Jarkovszkij-effektus néven ismert .

Hogyan működik

Ez abból áll, hogy a Nap egyenetlenül melegíti fel a forgó égitestek felületét. Az aszteroida forgása miatt felszínének esti oldala a legmelegebb, hiszen egész nap a napsugárzás zónájában volt és maximális napenergiát halmozott fel, míg a délelőtti oldal a leghidegebb, mivel a kapott hőt sugározta ki. a Napból egész éjjel. Így az aszteroida esti oldaláról sokkal erősebb a hősugárzás, mint a reggeli oldalról. Ez oda vezet, hogy az aszteroida esti oldalán reaktív erő kezd hatni, ami akkor következik be, amikor az aszteroida felszínéről fotonok bocsátanak ki, ami gyakorlatilag kiegyensúlyozatlan az aszteroida reggeli oldalán, mivel ott a felszín már lehűlt az éjszaka folyamán. Ennek az erőnek gyakorlatilag nincs hatása a gömb alakú testek forgására, mivel a keletkező reaktív impulzus merőlegesen irányul az aszteroida felületére, amely viszont merőleges a sugárra, vagyis gömbtest esetén az aszteroida tömegközéppontjára irányul, ami kissé eltolja a pályatestet ( Yarkovsky-effektus ), de nem változtatja meg a forgási sebességét. Szabálytalan alakú aszteroidánál a keletkező impulzus is mindig a felszínre merőlegesen, de nem mindig a kisbolygó tömegközéppontjára irányul, és gyakran a felé irányuló iránnyal szöget zár be, ami nyomaték megjelenéséhez vezet, ami enyhe szöggyorsulást okoz, ami egy aszteroida forgási sebességének változásához vezet, a forgás kezdeti irányától függően.

A hatás mértékére az aszteroida alakja és mérete van a legnagyobb hatással. Mint fentebb említettük, csak szabálytalan alakú testet érinthet, miközben nem lehet túl masszív. A YORP-effektus csak kis, több kilométeres átmérőjű testeken fejtheti ki észrevehető hatását, mivel a nagy aszteroidák nagy tehetetlenségi nyomatékkal rendelkeznek, és sokkal nehezebb megpörgetni őket. Ezenkívül gyakran gömb alakúak. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a YORP-effektus nem érinti azokat a kisbolygókat sem, amelyek alakja közel áll a forgási ellipszoidokhoz, amelyeknek a forgássíkjában a sugara megközelítőleg azonos, ha a felszíni albedó eloszlása ​​többé-kevésbé egyenletes.

• Példa: A (951) Gaspra aszteroida forgási sebességének megkétszerezése 6 km-es sugarával és 2,21 AU félnagytengelyű pályájával. Azaz körülbelül 240 millió évre lesz szükség, míg a (243) Ida aszteroidánál , ha a Gaspra helyére kerülne, ez az idő feleannyira tartana ennek az aszteroidának a megnyúltabb alakja miatt. Másrészt, ha a Gaspra méretét 10-szeresére csökkentjük, akkor a forgási sebessége néhány millió év alatt felére változik, míg a Mars holdja, a Phobos esetében ez több milliárd év.

Ezenkívül a hatás befolyásának mértéke közvetlenül függ a Nap távolságától: minél közelebb van hozzá az aszteroida, annál jobban felmelegszik a felülete, annál nagyobb az aszteroida esti oldala által keltett reaktív impulzus, és a erősebb a hatás hatása.

• Példa: Ha a (951) Gaspra aszteroidát csak 1 AU-val közelítjük a Naphoz. Vagyis a forgási sebessége mindössze 100 000 év alatt megduplázódik.

A YORP effektus a sebesség változtatása mellett az aszteroida forgástengelyének dőlésszögében, precessziójában is változást okozhat, és ezek a folyamatok különböző tényezők függvényében rendszeresen és kaotikusan is előfordulhatnak.

A YORP-effektus lehet az egyik mechanizmus a kicsi, közeli bináris aszteroidarendszerek kialakulásában , amelyek még az ütközéseknél, az árapály-zavaroknál vagy a gravitációs befogásnál is fontosabbak lehetnek.

Történelem

Ezt a kifejezést először Dr. David Rubinkam amerikai geofizikus javasolta.2000 - ben [1] , és azon tudósok nevének kezdőbetűinek rövidítése, akik a legnagyobb mértékben járultak hozzá e jelenség felfedezéséhez és tanulmányozásához. Közülük az első helyet joggal foglalja el a 19. századi orosz tudós , Ivan Oszipovics Jarkovszkij , aki szerint az aszteroida felszínének éjszakai oldalról kibocsátott hősugárzása gyenge reaktív impulzust hoz létre, ami további növekedéshez vezethet. az aszteroida gyorsulása. A modern kvantumfizika értelmezésében az aszteroida fűtött felülete által kibocsátott minden egyes foton impulzust ad , ahol  a foton energia és  a fény sebessége [2] . Ezt a Jarkovszkij-effektusként ismert hipotézist először a Golevka (6489) aszteroida példáján erősítették meg, megfigyelve a keringési pályájának változását több mint 10 éven keresztül.

Később, már a 20. században Vlagyimir Vjacseszlavovics Radzievszkij szovjet asztrofizikus tisztázta, hogy a hősugárzás intenzitása az aszteroida felszínének albedójától függ [3] , és Stephen Paddack amerikai tudósok .és John O'Keeffe kimutatta, hogy az aszteroida alakja még nagyobb hatással van a szögsebesség változására. Ennek eredményeként a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a YORP-effektus az oka annak, hogy a kis aszimmetrikus aszteroidák között megfigyelhető a gyorsan forgó objektumok feleslege, ami centrifugális erők hatására megreped [4] [5] .

Észrevételek

2007-ben az (1862) Apollo [6] és (54509) YORP [7] [8] aszteroidák radarmegfigyelésének eredményei szerint a YORP hatás közvetlenül igazolódott, az utolsó aszteroida esetében pedig a YORP-effektus olyan erősnek bizonyult, hogy később ennek a jelenségnek a nevét is elnevezték [9] . Tehát számítások szerint az (54509) YORP kisbolygó forgási sebességének mindössze 600 000 év alatt meg kell duplázódnia, és 35 millió év után már csak 20 másodperc lesz a forgási periódusa, ami a jövőben az aszteroida beszakadásához vezethet. centrifugális erők hatására. Ma ennek az aszteroidának a szöggyorsulása 2,0(± 0,2)⋅10 -4 °/nap 2 [10] . Ezenkívül a YORP effektus hatására megváltozik a forgástengely dőlése és precessziója .

A megfigyelések azt mutatják, hogy a 125 km-nél nagyobb átmérőjű aszteroidák esetében a forgási sebesség eloszlási görbe a Maxwell-eloszlásnak felel meg , míg az 50-125 km átmérőjű kis testeknél a gyorsan forgó (lassan forgó) objektumok számának enyhe növekedése tapasztalható. , valamint az 50 km-nél kisebb átmérőjű kis aszteroidák esetében, és nagyszámú kisbolygó jellemzi, amelyek tengelye körül nagyon nagy vagy nagyon alacsony forgási sebességgel rendelkeznek. Valójában az aszteroidák sűrűsége eltolódik az eloszlás szélei felé, ahogy az aszteroidák mérete csökken. A YORP effektus a fő mechanizmus e változás mögött. Megmagyarázza továbbá a kis aszimmetrikus alakú aszteroidák viszonylag kis számát [4] , valamint a közös tömegközéppont körül keringő kis, közeli bináris aszteroidák létezését [11] , amelyek nem magyarázhatók pusztán a kölcsönös aszteroida-ütközések következtében . 12] . Másrészt nem képes jelentősen megváltoztatni az olyan nagy testek forgási sebességét, mint a (253) Matilda aszteroida .

Lásd még

• Yarkovsky-effektus
• Keringési sebesség
• Árapály-erők
• Napsugárzás
• Árapálygyorsulás
• (54509) YORP

Jegyzetek

1. ↑ David Perry Rubincam. Kis aszteroidák sugárzási fel- és lefutása  (angol) 1. Icarus (2000). doi : 10.1006/icar.2000.6485 .
2. ↑ Rúdállandó h=6,62⋅10 -34 J*s, fénysebesség=300 000 km/s, fotonenergia E=hv
3. ↑ Radzievskiy V.V. Az aszteroidák és meteoritok megsemmisítésének mechanizmusa // A Szovjetunió Tudományos Akadémia jelentése. - 1954. - T. 97 . - S. 49-52 .
4. ↑ 1 2 S. J. Paddack, JW Rhee, Geophys. Res. Lett 2 , 365 (1975)
5. ↑ D.P. Rubincam. Kis aszteroidák sugárzási fel- és lepörgése (elérhetetlen link - történelem ) 2–11 148. Icarus (2000). (határozatlan) 
6. ↑ M. Kaasalainen et al., Nature 446 , 420 (2007) doi : 10.1038/nature05614
7. ↑ SC Lowry et al., Science 316 272 (2007) doi : 10.1126/science.1139040
8. ↑ P. A. Taylor et al., Science 316 274 (2007) doi : 10.1126/science.1139038
9. ↑ Új Tudós 2594 2007.10.03
10. ↑ Opazovanje asteroida 2000 PH5
11. ↑ DP Rubincam és SJ Paddack, Science 316 211 (2007) doi : 10.1126/science.1141930
12. ↑ DP Rubincam, SJ Paddack, Science 316 211 (2007)

Linkek

• Opazovanja pojava JORP
• Opis delovanja pojava JORP
• Primer izračunavanja velikosti pojava JORP
• Klotz, Irene . Az aszteroida forgását megváltoztatta a napfény , Discovery Communications, LLC.  (2007. március 7.). Archiválva az eredetiből 2008. április 26-án.
• Aszteroida forgásának felfedezéséről számoltak be
• O'Keefe, John A.A tektiták és származásuk. – Elsevier , 1976.
• Paddack, Stephen J., Rotational bursting of small celestial body: Effects of radiation pressure , J. Geophys. Res., 74, 4379-4381 (1969)
• Radzievskii, VV A mechanizmus az aszteroidák és meteoritok szétesésére  (angol)  // A Tudományos Akadémia jelentése  : folyóirat. - 1954. - 1. évf. 97 . - P. 49-52 .
• Rubincam, David P., Radiative spin-up and spin-down of small asteroids , Icarus, 148, 2-11 (2000)
• Statler, Thomas S. (2009-03-05), Extreme Sensitivity of the YORP Effect to Small-Scale Topography, arΧiv : 0903.1119 . 
• S. C. Lowry et. al. Science 316 , 272 (2007) ( absztrakt ).
• P. A. Taylor et. al. Science 316 , 274 (2007) ( absztrakt ).
• M. Kaasalenien et. al. Nature 446 , 420 (2007).
• New Scientist Space: "A Nap göröngyös aszteroidákat küld pörgésbe "
• Felfedezési hírek: " Az aszteroida forgását megváltoztatta a napfény ".
• Berliner Zeitung: " Die Strahlung der Sonne versetzt kleine Himmelskörper ganz langsam in Schwung  (nem elérhető link) ".