YORP效应
Yarkovsky–O'Keefe–Radzievskii–Paddack effect或缩写为YORP效应，是亚尔科夫斯基效应的二阶变化，它能够改变天体的自转速率 (像是小行星)。这个项目是大卫·鲁宾侃博士在2000年新创的。
在19世纪，伊凡·亚尔科夫斯基意识到天体受到太阳加热之后会以红外线的形式带走动量和热。转换成现代物理学的说法，每个光子逃逸时会带走一些动量p = E/c，此处E (=hν) 是它的能量，c是光速。Radzievskii应用基于自转速率受到反照率影响的想法[1]，以及Paddack和O'Keefe意识到形状对自转速率改变的效果更大。Paddack和Rhee建议YORP效应可能会造成非对称的太阳系小天体旋转的突然变化和消除[2]。
观测
[编辑]在2007年，有几颗小行星的YORP效应被直接观测到：2000 PH5 (稍后它被名名为(54509) YORP[3][4]和(1862) 阿波罗[5]。小行星(54509) YORP的自转速率在60万年中加快了一倍，同时YORP效应还影响到轴向倾角的感变和进动速率，所以整个的YORP现象可以造成有趣的小行星自发性共振，和有助于解释双小行星的存在[6]。
观测显示直径大于125公里的小行星，其自转遵循麦克斯韦频率分布旋转率，而较小的小行星 (直径在50-125公里大小) 显示有过度快速的旋转。最小的小行星 (大小在50公里以下的) 明显的出现过剩的非常快速旋转和慢速的转动，而在测量过的的小行星越小的这种现象越明显。这种结果表明有一种或多种与大小有关的机制在消除极端支持的自旋中心分布。YORP效应是主要的候选者。对于改变较大小行星本身自转速率的影响较不显著，因此必须为不同的天体，像是(253) Mathilde寻求不同的解释。
例子
[编辑]假设一颗自转的球型小行星在赤道上有两个楔形物。从给定的表面元素上任何地点离开的光子，它的作用力总是垂直于该曲面，所以没有力矩的产生。但因为楔形的表面不平行于球的表面，来自楔形的能量再辐射，依然可以产生力矩。一个具有"风车"不对称的物体可以在微不足道的力矩下产生向上或向下的自旋，并对自转轴产生旋进。
如果一个转动的椭球体在表面没有任何不规则的温度或反照率，YORP效应对它不会产生任何作用。
一段长时间后，物体将改变倾角和转动速率，可能是随机漂移、浑沌或规则的，这取决于好几个因素。以小行星(951) Gaspra为例，假设太阳仍位于它的赤道面上，直径大约6公里和半长轴2.21AU，自转周期将在2亿4000万年中从12小时成为6小时。如果(243) Ida有著和(951) Gaspra相同的半径和轨道值，它的旋转也将向下或向上加速两倍；而有著Phobos形状的天体，将花费数十亿年改变相同程度的自转变化。
大小和形状会影响这种效应的量。越小的天体加速或减速的效果越快。如果(951) Gaspra缩小成十分之一 (变成半径500米)，只要数百万年它的自转速率就可以减半或加倍。同样的，YORP效应也会因为天体靠近太阳而加剧。在1AU距离上，(951) Gaspra只要10万年转速就可以加倍或减半。在一百万年后，它的周期将缩减至大约2小时，在这种情况下它将会开始分裂。
这可能是双小行星形成的一种机制，并且可能比碰撞和与过度接近行星遭遇潮汐破坏，还更为主要的成为双小行星的手段。
小行星2000 PH5稍后被命名为(54509) YORP以纪念它确认了这种现象的一部分。
相关条目
[编辑]- 亚尔科夫斯基效应
延伸读物
[编辑]- Statler, Thomas S. Extreme Sensitivity of the YORP Effect to Small-Scale Topography. arXiv. 2009-03-05 [2011-01-17]. （原始内容存档于2020-05-13）.
注解和参考资料
[编辑]- ^ Radzievskii (1954)
- ^ S. J. Paddack, J. W. Rhee, Geophys. Res. Lett 2, 365 (1975)
- ^ S. C. Lowry et al., Science 316 272 (2007) doi:10.1126/science.1139040
- ^ P. A. Taylor et al., Science 316 274 (2007) doi:10.1126/science.1139038
- ^ M. Kaasalainen et al., Nature 446, 420 (2007) doi:10.1038/nature05614
- ^ D. P. Rubincam and S. J. Paddack, Science 316 211 (2007) doi:10.1126/science.1141930
- O'Keefe, John A. Tektites and Their Origin. Elsevier. 1976.
- Paddack, Stephen J., Rotational bursting of small celestial bodies: Effects of radiation pressure, J. Geophys. Res., 74, 4379–4381 (1969)
- Radzievskii, V. V. A mechanism for the disintegration of asteroids and meteorites. Doklady Akademii Nauk SSSR. 1954, 97: 49–52.
- Rubincam, David P., Radiative spin-up and spin-down of small asteroids, Icarus, 148, 2–11 (2000)
外部链接
[编辑]- Klotz, Irene. Asteroid Spin Changed by Sunlight. Discovery Communications, LLC. 2007-03-07 [2011-01-17]. （原始内容存档于2008-04-26）.
- Asteroid rotation discovery reported[失效链接]