Gibt es eine bestimmte thermische Trägheit für maximales Yarkovsky?

Die thermische Trägheit für Asteroiden wird von Delbo et al. 2007 als$\Gamma = \sqrt{\rho \kappa c}$, Wo$\rho$ist die Dichte,$\kappa$ist die Wärmeleitfähigkeit, und$c$ist die spezifische Wärmekapazität. Eine intuitivere Art, über thermische Trägheit nachzudenken, ist die Fähigkeit des Oberflächenmaterials, Sonnenwärme zu speichern und wieder abzustrahlen. Nach Einbruch der Dunkelheit kehrt ein Sandstrand schnell zu kühlen nächtlichen atmosphärischen Temperaturen zurück (geringe thermische Trägheit), aber dicke Steinschluchtwände können bis spät in die Nacht weiterhin Wärme abgeben (hohe thermische Trägheit).

Stellen Sie sich zwei Halbkugeln eines Asteroiden vor, die durch eine Ebene getrennt sind, die senkrecht zur momentanen Umlaufgeschwindigkeit steht. Es gibt eine "vordere" Halbkugel, die in die Vorwärtsrichtung der Umlaufbahn des Asteroiden zeigt, und eine "hintere" Halbkugel, die in die entgegengesetzte Richtung zeigt.

Die vordere Hemisphäre setzt Photonen mit Impuls frei. Dies erzeugt einen Rückwärts-"Schub" auf den Asteroiden, eine Kraft, die gleich und entgegengesetzt zu der Vorwärtskomponente der Summe der Impulsvektoren der Photonen ist. In ähnlicher Weise erhält die hintere Hemisphäre durch die von ihrer Oberfläche emittierten Photonen einen "Schub" nach vorne. Die Unterschiede in diesen Werten ergeben die Größe der Yarkovsky-Kraft. Für fortschreitend rotierende Asteroiden drückt dies sie in größere Umlaufbahnen. Bei rückläufigen Umlaufbahnen werden sie durch den Effekt spiralförmig in engere Umlaufbahnen gebracht.

Der Yarkovsky-Effekt wird durch Temperaturunterschiede auf der Oberfläche eines Asteroiden angetrieben. Der Yarkovsky-Effekt existiert also nicht einmal, wenn das Temperaturprofil der beiden Hemisphären symmetrisch ist. Dies wäre für einen gezeitengesperrten Körper oder für einen Körper mit auf die Sonne gerichteter Drehachse oder für den theoretischen Fall einer thermischen Trägheit von Null. Bei hoher thermischer Trägheit, bei einem schnell rotierenden Körper, gäbe es geringe Unterschiede zwischen den Oberflächentemperaturen der Halbkugeln, sodass der Yarkovsky-Effekt minimiert würde.

Antwort: Nehmen wir einen atmosphärenlosen, prograden, kugelförmigen, gleichförmigen Körper mit Rotationsachse senkrecht zur Bahnebene (Null-Schiefe) mit geringer Exzentrizität an.

Der maximale Yarkovsky-Effekt wird erzeugt, wenn:

1. Albedo ist niedrig (der größte Teil der Sonnenenergie wird absorbiert und nicht reflektiert)
2. Emissionsgrad ist hoch (Sonnenenergie wird leicht absorbiert und wieder abgestrahlt)
3. die thermische Trägheit ist derart, dass sie die Temperaturunterschiede zwischen der "vorderen" und der "hinteren" Hemisphäre maximiert. Dies bedeutet, dass die meiste Sonnenenergie während der Abendstunden (durch die „hintere“ Hemisphäre) zurückgehalten wird, aber bis zum Morgen größtenteils abgekühlt ist (durch die „vordere“ Hemisphäre). Um den Yarkovsky-Effekt zu maximieren, wird die thermische Trägheit für schnell rotierende Körper niedrig und für langsam rotierende Körper hoch.