Was genau ist der YORP-Effekt? Ist es nur die nicht zentrale Komponente des Yarkovsky-Effekts?

Von Was ist der Unterschied zwischen dem Yarkovsky-Effekt und dem YORP-Effekt? beschreiben sowohl der Yarkovsky- als auch der YORP-Effekt die Impulsänderungen eines Körpers in der Umlaufbahn aufgrund der Rückstrahlung von Photonen. Der Yarkovsky-Effekt beschreibt nur die Änderungen der Bahnparameter des Körpers:

Der Yarkovsky-Effekt beschreibt eine kleine, aber signifikante Kraft, die die Orbitalbewegung von Meteoroiden und Asteroiden beeinflusst

Der YORP-Effekt beschreibt nur die Änderungen des Drehimpulses des Körpers:

Diese Rotationsvariante wurde als Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP)-Effekt bezeichnet

Stellen Sie sich eine perfekte gleichförmige Kugel in einer Umlaufbahn um die Sonne vor. Für jeden Punkt auf der Kugel ist die durchschnittliche Richtung der zurückgestrahlten Photonen senkrecht zur lokalen Tangentenebene (oder direkt gegenüber dem Schwerpunkt). In diesem Fall erwarten wir einen Yarkovsky-Effekt (Änderung der Bahnparameter), aber keinen YORP-Effekt (Änderung des Drehimpulses). Grafik aus dieser Quelle .

Betrachten Sie im Gegensatz dazu einen unregelmäßigen Körper mit einer riesigen flachen Fläche, die vom Schwerpunkt versetzt ist. Wenn Photonen von der flachen Seite zurückgestrahlt werden, bewirken sie im Durchschnitt eine gewisse Änderung des Drehimpulses (YORP-Effekt) und eine gewisse Änderung der Bahnparameter (Yarkovsky-Effekt).

Yarkovsky berücksichtigt nur den Rückstoß des Massenschwerpunkts durch Wärmestrahlung eines rotierenden Körpers im Sonnenlicht. Ist YORP nur die tangentiale Komponente dieses Rückstoßes?

Die Kräfte, die die YORP- und Yarkovsky-Effekte verursachen, sind im Allgemeinen nicht tangential. Bei einem Rückstoß für einen gewissen Impuls auf eine Kugel sind die übertragenen Rotations- und Linearkräfte tangential. Bei einer unregelmäßigen Form wie einem Stab würden wir jedoch nicht erwarten, dass die beiden Kräfte tangential sind. Hier ist eine kleine Zeichnung (für den Effekt extrem übertrieben):

In der obigen Zeichnung repräsentiert der Yarkovsky-Vektor eine reine Translationsimpulsänderung und der YORP-Vektor eine reine Rotationsimpulsänderung. Die Summe der Vektoren, die Kräfte darstellen, die die YORP- und Yarkovsky-Effekte verursachen, sollte sich zum Massenrückstoßvektor summieren (der das Negative des Impulses ist):

Die YORP- und Yarkovsky-Kräfte müssen nicht unbedingt im rechten Winkel stehen. In drei Dimensionen kann das Sortieren der Kräfte extrem kompliziert werden. Es kann für einen Stab ziemlich kompliziert sein, selbst wenn der Reaktionsmassenvektor an der Spitze ist . Es fällt mir schwer, mir den Rückstoß eines Asteroiden in Form eines "Halbmonds" vorzustellen, der einen Massenschwerpunkt außerhalb des Asteroidenkörpers hat.

Oder muss der Körper ungleichmäßig sein, um den Körper in Drehung zu versetzen?

Der Körper muss eine unregelmäßige Form haben, um ihn hochzudrehen. Eine perfekte Kugel mit einer ungleichmäßigen Oberfläche würde dem YORP-Effekt nicht unterliegen. Dies ist wie oben erwähnt, da die Photonenemission an einem bestimmten Punkt im Durchschnitt 90 Grad von der Tangentialebene entfernt ist, wodurch alle YORP-Effekte von individuellen Emissionen effektiv aufgehoben werden.

Würde sich eine gleichförmige Kugel tatsächlich drehen?

Auch hier hätte eine Kugel keine YORP-Effekte, da der durchschnittliche Rückstrahlungsvektor genau gegenüber dem Massenmittelpunkt wäre.

Notiz:

Wenn ein Asteroid bei einer unelastischen Kollision auf einen Körper von der Größe eines Planeten trifft, bleibt der Impuls ebenfalls erhalten. Ein Teil des Impulses des Asteroiden geht in den Drehimpuls des Körpers ein und ein Teil des Impulses geht in den Impuls des Massenschwerpunkts (entspricht den Bahnparametern). Ich mag diese Analogie, wenn ich über die Yarkovsky- und YORP-Effekte nachdenke.