Naar inhoud springen

Jarkovski-effect: verschil tussen versies

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Interactief door geschiedenis bladeren
← Oudere bewerking
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
VisueelWikitekst
redactie
k Spelfout gecorrigeerd
Labels: Bewerking via mobiel Bewerking via mobiele app Bewerking via Android-app
 
(10 tussenliggende versies door 6 gebruikers niet weergegeven)
Regel 1: Regel 1:
[[Image:YarkovskyEffect.svg|thumb|300px|'''Yarkovsky effect:'''<br>1. Oppervlaktestraling<br>2. Prograde roterende asteroïde<br>3. Baan van de asteroïde<br>4. Straling van de zon}}]]
[[Bestand:YarkovskyEffect.svg|miniatuur|'''Jarkovski-effect:'''<br>1. Oppervlaktestraling<br>2. Prograad roterende planetoïde<br>3. Baan van de planetoïde<br>4. Straling van de zon]]
Het '''Jarkovski-effect''', ook geschreven Yarkovsky-effect, is een [[kracht]] die inwerkt op een roterend lichaam in de ruimte, veroorzaakt door de anisotrope emissie van thermische [[fotonen]], die [[impuls (natuurkunde)|impulsen]] dragen. Het wordt meestal beschouwd in relatie tot [[meteoroïde]]n of kleine [[Planetoïde|asteroïde]]n (ongeveer 10&nbsp;cm tot 10&nbsp;km in diameter), omdat de invloed ervan het grootst is voor deze lichamen.
Het '''Jarkovski-effect''', ook geschreven Yarkovsky-effect, is een [[kracht]] die inwerkt op een roterend lichaam in de ruimte, veroorzaakt door de anisotrope emissie van thermische [[fotonen]], die [[impuls (natuurkunde)|impulsen]] dragen. Het wordt meestal beschouwd in relatie tot [[meteoroïde]]n of kleine [[planetoïde]]n (ongeveer 10&nbsp;cm tot 10&nbsp;km in diameter), omdat de invloed ervan het grootst is voor deze lichamen.


==Geschiedenis==
==Geschiedenis==
Het effect werd ontdekt door de Pools-Russische<ref>{{cite journal |first=George |last=Beekman |title=The nearly forgotten scientist John Osipovich Yarkovsky |journal=Journal of the British Astronomical Association |volume=115 |issue=4 |pages=207 |year=2005 |bibcode=2005JBAA..115..207B |url=http://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/2005JBAA..115..207B |format=PDF }}</ref> civiel ingenieur [[Ivan Jarkovski|Ivan Osipovitsj Jarkovski]] (Pools: Jan Jarkowski, 1844 – 1902), die in zijn vrije tijd in Rusland werkte aan wetenschappelijke problemen. Jarkovski schreef in een pamflet rond het jaar 1900 dat de dagelijkse verwarming van een roterend object in de ruimte ervoor zou zorgen dat het een kracht ervaart die, hoewel klein, kan leiden tot grote langetermijn-effecten in de banen van kleine lichamen, vooral [[meteoroïde]]n en kleine [[Planetoïde|asteroïden]]. Jarkovski's inzicht zou vergeten zijn, ware het niet dat de Estse astronoom Ernst J. Öpik (1893 – 1985) Jarkovski's pamflet ergens rond 1909 had gelezen. Decennia later besprak Öpik, zich het pamflet uit het hoofd herinnerend, het mogelijke belang van het Jarkovski-effect op de beweging van meteoroïden over het [[zonnestelsel]]<ref>{{cite journal |first=E. J. |last=Öpik |title=Collision probabilities with the planets and the distribution of interplanetary matter |journal=Proceedings of the Royal Irish Academy |volume=54A |pages=165–199 |year=1951 |jstor=20488532 }}</ref>
Het effect werd ontdekt door de Pools-Russische<ref>{{cite journal |first=George |last=Beekman |title=The nearly forgotten scientist John Osipovich Yarkovsky |journal=Journal of the British Astronomical Association |volume=115 |issue=4 |pages=207 |year=2005 |bibcode=2005JBAA..115..207B |url=https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/2005JBAA..115..207B |format=PDF |archiefurl=https://web.archive.org/web/20230307210647/https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/2005JBAA..115..207B|archiefdatum=2023-03-07}}</ref> civiel ingenieur [[Ivan Jarkovski|Ivan Osipovitsj Jarkovski]] (Pools: Jan Jarkowski, 1844 – 1902), die in zijn vrije tijd in Rusland werkte aan wetenschappelijke problemen. Jarkovski schreef in een pamflet rond het jaar 1900 dat de dagelijkse verwarming van een roterend object in de ruimte ervoor zou zorgen dat het een kracht ervaart die, hoewel klein, kan leiden tot grote langetermijn-effecten in de banen van kleine lichamen, vooral [[meteoroïde]]n en kleine [[planetoïde]]n. Jarkovski's inzicht zou vergeten zijn, ware het niet dat de Estse astronoom Ernst J. Öpik (1893 – 1985) Jarkovski's pamflet ergens rond 1909 had gelezen. Decennia later besprak Öpik, zich het pamflet uit het hoofd herinnerend, het mogelijke belang van het Jarkovski-effect op de beweging van meteoroïden over het [[zonnestelsel]].<ref>{{cite journal |first=E. J. |last=Öpik |title=Collision probabilities with the planets and the distribution of interplanetary matter |journal=Proceedings of the Royal Irish Academy |volume=54A |pages=165–199 |year=1951 |jstor=20488532 }}</ref>


==Mechanisme==
== Mechanisme ==
Het Jarkovski-effect is een gevolg van het feit dat verandering in de temperatuur van een door straling opgewarmd object (en dus de intensiteit van thermische straling van het object) achterblijft bij veranderingen in de binnenkomende straling. Dat wil zeggen, het oppervlak van het object heeft tijd nodig om warm te worden wanneer het voor het eerst wordt verlicht, en het heeft tijd nodig om af te koelen wanneer de verlichting stopt. Over het algemeen zijn er twee componenten die effect hebben:
Het Jarkovski-effect is een gevolg van het feit dat verandering in de temperatuur van een door straling opgewarmd object (en dus de intensiteit van thermische straling van het object) achterblijft bij veranderingen in de binnenkomende straling. Dat wil zeggen, het oppervlak van het object heeft tijd nodig om warm te worden wanneer het voor het eerst wordt verlicht, en het heeft tijd nodig om af te koelen wanneer de verlichting stopt. Over het algemeen zijn er twee componenten die effect hebben:


* '''Dageffect''': op een roterend lichaam dat wordt verlicht door de zon (bijvoorbeeld een asteroïde of de aarde), wordt het oppervlak overdag verwarmd door zonnestraling en 's nachts afgekoeld. Vanwege de thermische eigenschappen van het oppervlak is er een vertraging tussen de absorptie van straling van de zon en de emissie van diezelfde straling als warmte, dus het warmste punt op een roterend lichaam vindt plaats rond de "2 PM"-plaats op de oppervlak, of iets na de middag. Dit resulteert in een verschil tussen de richtingen van absorptie en her-emissie van straling, wat een netto kracht oplevert langs de bewegingsrichting van de baan. Als het object een prograde roteerder is, is de kracht in de bewegingsrichting van de baan en zorgt ervoor dat de halve lange as van de baan gestaag toeneemt; het object spiraliseert weg van de zon. Een retrograde roteerder draait naar binnen. Het dagelijkse effect is de dominante component voor lichamen met een diameter groter dan ongeveer 100 m..<ref name=Bottke06review>{{cite journal |last=Bottke, Jr. |first=William F. |url=https://astro.troja.mff.cuni.cz/davok/papers/ann_rev_06.pdf |title=The Yarkovsky and YORP Effects: Implications for Asteroid Dynamics |journal=[[Annual Review of Earth and Planetary Sciences|Annu. Rev. Earth Planet. Sci.]] |volume=34 |pages=157–191 |year=2006 |doi=10.1146/annurev.earth.34.031405.125154 |bibcode = 2006AREPS..34..157B |display-authors=etal}}</ref>
* '''Dageffect''': op een roterend lichaam dat wordt verlicht door de zon (bijvoorbeeld een planetoïde of de aarde), wordt het oppervlak overdag verwarmd door zonnestraling en 's nachts afgekoeld. Vanwege de thermische eigenschappen van het oppervlak is er een vertraging tussen de absorptie van straling van de zon en de emissie van diezelfde straling als warmte, dus het warmste punt op een roterend lichaam vindt plaats rond de "2 PM"-plaats op het oppervlak, of iets na de middag. Dit resulteert in een verschil tussen de richtingen van absorptie en her-emissie van straling, wat een netto kracht oplevert langs de bewegingsrichting van de baan. Als het object een prograde roteerder is, is de kracht in de bewegingsrichting van de baan en zorgt ervoor dat de halve lange as van de baan gestaag toeneemt; het object spiraliseert weg van de zon. Een retrograde roteerder draait naar binnen. Het dagelijkse effect is de dominante component voor lichamen met een diameter groter dan ongeveer 100 meter.<ref name=Bottke06review>{{cite journal |last=Bottke, Jr. |first=William F. |url=https://astro.troja.mff.cuni.cz/davok/papers/ann_rev_06.pdf |title=The Yarkovsky and YORP Effects: Implications for Asteroid Dynamics |journal=[[Annual Review of Earth and Planetary Sciences|Annu. Rev. Earth Planet. Sci.]] |volume=34 |pages=157–191 |year=2006 |doi=10.1146/annurev.earth.34.031405.125154 |bibcode = 2006AREPS..34..157B |display-authors=etal|archiefurl=https://web.archive.org/web/20211028104724/https://astro.troja.mff.cuni.cz/davok/papers/ann_rev_06.pdf|archiefdatum=2021-10-28}}</ref>
* '''Seizoenseffect''': dit is het gemakkelijkst te begrijpen voor het geïdealiseerde geval van een niet-roterend lichaam dat om de zon draait, waarbij elk "jaar" uit precies één "dag" bestaat. Terwijl het rond zijn baan reist, is het halfrond van de 'schemering', dat gedurende een lange voorafgaande tijdsperiode is verwarmd, onveranderlijk in de richting van de baanbeweging. De overmaat aan thermische straling in deze richting veroorzaakt een remkracht die altijd een spiraal naar binnen naar de zon veroorzaakt. In de praktijk neemt bij roterende lichamen dit seizoenseffect toe samen met de axiale kanteling . Het domineert alleen als het dagelijkse effect klein genoeg is. Dit kan gebeuren door een zeer snelle rotatie (geen tijd om af te koelen aan de nachtzijde, dus een bijna uniforme longitudinale temperatuurverdeling), kleine afmetingen (het hele lichaam wordt overal verwarmd) of een axiale kanteling van bijna 90 °. Het seizoenseffect is belangrijker voor kleinere asteroïdefragmenten (van enkele meters tot ongeveer 100 m), op voorwaarde dat hun oppervlak niet bedekt is met een isolerende regolietlaag en ze niet extreem langzame rotaties hebben. Bovendien zal op zeer lange tijdschalen waarin de spin-as van het lichaam herhaaldelijk kan worden gewijzigd als gevolg van botsingen (en dus ook de richting van het dagelijkse effect verandert), het seizoenseffect ook de neiging hebben om te domineren.<ref name=Bottke06review />
* '''Seizoenseffect''': dit is het gemakkelijkst te begrijpen voor het geïdealiseerde geval van een niet-roterend lichaam dat om de zon draait, waarbij elk "jaar" uit precies één "dag" bestaat. Terwijl het rond zijn baan reist, is het halfrond van de 'schemering', dat gedurende een lange voorafgaande tijdsperiode is verwarmd, onveranderlijk in de richting van de baanbeweging. De overmaat aan thermische straling in deze richting veroorzaakt een remkracht die altijd een spiraal naar binnen naar de zon veroorzaakt. In de praktijk neemt bij roterende lichamen dit seizoenseffect toe samen met de axiale kanteling. Het domineert alleen als het dagelijkse effect klein genoeg is. Dit kan gebeuren door een zeer snelle rotatie (geen tijd om af te koelen aan de nachtzijde, dus een bijna uniforme longitudinale temperatuurverdeling), kleine afmetingen (het hele lichaam wordt overal verwarmd) of een axiale kanteling van bijna 90°. Het seizoenseffect is belangrijker voor kleinere planetoïdefragmenten (van enkele meters tot ongeveer 100 meter), op voorwaarde dat hun oppervlak niet bedekt is met een isolerende regolietlaag en ze niet extreem langzame rotaties hebben. Bovendien zal op zeer lange tijdschalen waarin de spin-as van het lichaam herhaaldelijk kan worden gewijzigd als gevolg van botsingen (en dus ook de richting van het dagelijkse effect verandert), het seizoenseffect ook de neiging hebben om te domineren.<ref name=Bottke06review />


Over het algemeen is het effect afhankelijk van de grootte en zal het de semi-hoofdas van kleinere asteroïden beïnvloeden, terwijl grote asteroïden praktisch onaangetast blijven. Voor asteroïden ter grootte van een kilometer is het Jarkovski-effect over korte perioden minuscuul: de kracht op asteroïde 6489 Golevka wordt geschat op ongeveer 0,25 newton, voor een netto versnelling van 10 − 12&nbsp;m/s 2 . Maar het is stabiel; gedurende miljoenen jaren kan de baan van een asteroïde voldoende worden verstoord om hem van de asteroïdengordel naar het binnenste zonnestelsel te transporteren.
Over het algemeen is het effect afhankelijk van de grootte en zal het de semi-hoofdas van kleinere planetoïden beïnvloeden, terwijl grote planetoïden praktisch onaangetast blijven. Voor planetoïden ter grootte van een kilometer is het Jarkovski-effect over korte perioden minuscuul: de kracht op planetoïde 6489 Golevka wordt geschat op ongeveer 0,25 newton, voor een netto versnelling van 10 − 12&nbsp;m/s<sup>2</sup>. Maar het is stabiel; gedurende miljoenen jaren kan de baan van een planetoïde voldoende worden verstoord om hem van de [[planetoïdengordel]] naar het binnenste zonnestelsel te transporteren.


The mechanisme is ingewikkelder voor lichamen in sterk [[excentriciteit (astronomie)|excentrische]] banen.
Het mechanisme is ingewikkelder voor lichamen in sterk [[excentriciteit (astronomie)|excentrische]] banen.


==Meting==
==Meting==
Het effect werd voor het eerst gemeten in 1991-2003 op de asteroïde 6489 Golevka. De asteroïde dreef 15 kilometer van zijn voorspelde positie in twaalf jaar (de baan werd met grote precisie vastgesteld door een reeks radarwaarnemingen in 1991, 1995 en 1999 met de Arecibo -radiotelescoop).<ref>{{cite journal |last=Chesley |first=Steven R. |url=https://www.aldebaran.cz/bulletin/2004_15/golevka_science.pdf |title=Direct Detection of the Yarkovsky Effect via Radar Ranging to Asteroid 6489 Golevka |journal=[[Science (journal)|Science]] |volume=302 |issue=5651 |pages=1739–1742 |year=2003 |doi=10.1126/science.1091452 |pmid=14657492 |bibcode = 2003Sci...302.1739C |s2cid=21091302 |display-authors=etal}}</ref>
Het effect werd voor het eerst gemeten in 1991-2003 op de planetoïde 6489 Golevka. De planetoïde dreef 15 kilometer van zijn voorspelde positie in twaalf jaar (de baan werd met grote precisie vastgesteld door een reeks radarwaarnemingen in 1991, 1995 en 1999 met de Arecibo-radiotelescoop).<ref>{{cite journal |last=Chesley |first=Steven R. |url=https://www.aldebaran.cz/bulletin/2004_15/golevka_science.pdf |title=Direct Detection of the Yarkovsky Effect via Radar Ranging to Asteroid 6489 Golevka |journal=[[Science (journal)|Science]] |volume=302 |issue=5651 |pages=1739–1742 |year=2003 |doi=10.1126/science.1091452 |pmid=14657492 |bibcode = 2003Sci...302.1739C |s2cid=21091302 |display-authors=etal|archiefurl=https://web.archive.org/web/20230405161534/https://www.aldebaran.cz/bulletin/2004_15/golevka_science.pdf|archiefdatum=2023-04-05}}</ref>


Zonder directe meting is het erg moeilijk om het exacte resultaat van het Jarkovski-effect op de baan van een bepaalde asteroïde te voorspellen. Dit komt omdat de grootte van het effect afhangt van veel variabelen die moeilijk te bepalen zijn op basis van de beperkte observationele informatie die beschikbaar is. Deze omvatten de exacte vorm van de asteroïde, zijn oriëntatie en zijn [[albedo]] . Berekeningen worden verder bemoeilijkt door de effecten van schaduw en thermische "her-verlichting", hetzij veroorzaakt door lokale kraters of een mogelijke algehele concave vorm. Het Jarkovski-effect concurreert ook met [[stralingsdruk]], waarvan het netto-effect vergelijkbare kleine langetermijnkrachten kan veroorzaken voor lichamen met albedo-variaties of niet-bolvormige vormen.
Zonder directe meting is het erg moeilijk om het exacte resultaat van het Jarkovski-effect op de baan van een bepaalde planetoïde te voorspellen. Dit komt omdat de grootte van het effect afhangt van veel variabelen die moeilijk te bepalen zijn op basis van de beperkte observationele informatie die beschikbaar is. Deze omvatten de exacte vorm van de planetoïde, zijn oriëntatie en zijn [[albedo]]. Berekeningen worden verder bemoeilijkt door de effecten van schaduw en thermische "her-verlichting", hetzij veroorzaakt door lokale kraters of een mogelijke algehele concave vorm. Het Jarkovski-effect concurreert ook met [[stralingsdruk]], waarvan het netto-effect vergelijkbare kleine langetermijnkrachten kan veroorzaken voor lichamen met albedo-variaties of niet-bolvormige vormen.


Als voorbeeld, zelfs voor het eenvoudige geval van de zuivere seizoensgebonden Jarkovski-effect op een bolvormig lichaam in een cirkelvormige baan 90° [[Obliquiteit|scheefstand]], halve lange veranderingen as kan afwijken met wel een factor twee tussen het geval van een uniforme albedo en het geval van een sterke noord/zuid-albedo-asymmetrie. Afhankelijk van de baan en de [[Rotatie (natuurkunde)|spin-as]] van het object, kan de Jarkovski-verandering van de halve lange as worden omgekeerd door eenvoudigweg van een sferische naar een niet-sferische vorm te veranderen.
Als voorbeeld, zelfs voor het eenvoudige geval van de zuivere seizoensgebonden Jarkovski-effect op een bolvormig lichaam in een cirkelvormige baan 90° [[Obliquiteit|scheefstand]], halve lange veranderingen as kan afwijken met wel een factor twee tussen het geval van een uniforme albedo en het geval van een sterke noord/zuid-albedo-asymmetrie. Afhankelijk van de baan en de [[Rotatie (natuurkunde)|spin-as]] van het object, kan de Jarkovski-verandering van de halve lange as worden omgekeerd door eenvoudigweg van een sferische naar een niet-sferische vorm te veranderen.


Ondanks deze moeilijkheden is het gebruik van het Jarkovski-effect een scenario dat wordt onderzocht om de koers te veranderen van mogelijk op de aarde inwerkende asteroïden in de buurt van de aarde . Mogelijke strategieën voor het afbuigen van asteroïden omvatten het "schilderen" van het oppervlak van de asteroïde of het focussen van zonnestraling op de asteroïde om de intensiteit van het Jarkovski-effect te veranderen en zo de baan van de asteroïde te veranderen weg van een botsing met de aarde.<ref>{{cite web |last1=Randall |first1=Keith |title=Asteroids No Match For Paint Gun, Says Prof |url=http://tamutimes.tamu.edu/2013/02/21/asteroids-no-match-for-paint-gun-says-prof/ |access-date=12 August 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130302134556/http://tamutimes.tamu.edu:80/2013/02/21/asteroids-no-match-for-paint-gun-says-prof/ |archive-date=2 March 2013 |date=21 February 2013 |url-status=dead}} [https://today.tamu.edu/2013/02/21/asteroids-no-match-for-paint-gun-says-prof/ Alternate link, with video]</ref> De [[OSIRIS-REx]] missie, gelanceerd in september 2016, besturdeert het Jarkovski-effect op [[101955 Bennu|asteroid Bennu]].<ref>[https://www.asteroidmission.org/qa/ OSIRIS-REx - Q & A]</ref>
Ondanks deze moeilijkheden is het gebruik van het Jarkovski-effect een scenario dat wordt onderzocht om de koers te veranderen van mogelijk op de aarde inwerkende planetoïden in de buurt van de aarde. Mogelijke strategieën voor het afbuigen van planetoïden omvatten het "schilderen" van het oppervlak van de planetoïde of het focussen van zonnestraling op de planetoïde om de intensiteit van het Jarkovski-effect te veranderen en zo de baan van de planetoïde te veranderen weg van een botsing met de aarde.<ref>{{cite web |last1=Randall |first1=Keith |title=Asteroids No Match For Paint Gun, Says Prof |url=http://tamutimes.tamu.edu/2013/02/21/asteroids-no-match-for-paint-gun-says-prof/ |access-date=12 August 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130302134556/http://tamutimes.tamu.edu:80/2013/02/21/asteroids-no-match-for-paint-gun-says-prof/ |archive-date=2 March 2013 |date=21 February 2013 |dodeurl=ja}} [https://today.tamu.edu/2013/02/21/asteroids-no-match-for-paint-gun-says-prof/ Alternate link, with video]</ref> De [[OSIRIS-REx]] missie, gelanceerd in september 2016, bestudeert het Jarkovski-effect op [[101955 Bennu|Bennu]].<ref>[https://www.asteroidmission.org/qa/ OSIRIS-REx - Q & A]</ref>


In 2020 bevestigden astronomen de Jarkovski-versnelling van de asteroïde 99942 Apophis . De bevindingen zijn relevant voor het vermijden van asteroïde-impact, aangezien men dacht dat 99942 Apophis in 2068 een zeer kleine kans had op een impact op de aarde, en het Jarkovski-effect een belangrijke bron van voorspellingsonzekerheid was.<ref>{{cite news |title=Infamous asteroid Apophis is accelerating {{!}} EarthSky.org |url=https://earthsky.org/space/asteroid-99942-apophis-encounters-2029-2036-2068 |access-date=10 November 2020 |work=earthsky.org}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Tholen |first1=D. |last2=Farnocchia |first2=D. |title=Detection of Yarkovsky Acceleration of (99942) Apophis |journal=AAS/Division for Planetary Sciences Meeting Abstracts |date=1 October 2020 |volume=52 |issue=6 |pages=214.06 |bibcode=2020DPS....5221406T |url=https://aas.org/sites/default/files/2020-10/David_Tholen_DPS52.pdf |access-date=12 August 2021}}</ref>
In 2020 bevestigden astronomen de Jarkovski-versnelling van de planetoïde 99942 Apophis. De bevindingen zijn relevant voor het vermijden van planetoïde-impact, aangezien men dacht dat 99942 Apophis in 2068 een zeer kleine kans had op een impact op de aarde, en het Jarkovski-effect een belangrijke bron van voorspellingsonzekerheid was.<ref>{{cite news |title=Infamous asteroid Apophis is accelerating {{!}} EarthSky.org |url=https://earthsky.org/space/asteroid-99942-apophis-encounters-2029-2036-2068 |access-date=10 November 2020 |work=earthsky.org|archiefurl=https://web.archive.org/web/20201113172136/https://earthsky.org/space/asteroid-99942-apophis-encounters-2029-2036-2068|archiefdatum=2020-11-13}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Tholen |first1=D. |last2=Farnocchia |first2=D. |title=Detection of Yarkovsky Acceleration of (99942) Apophis |journal=AAS/Division for Planetary Sciences Meeting Abstracts |date=1 October 2020 |volume=52 |issue=6 |pages=214.06 |bibcode=2020DPS....5221406T |url=https://aas.org/sites/default/files/2020-10/David_Tholen_DPS52.pdf |access-date=12 August 2021|archiefurl=https://web.archive.org/web/20210812015900/https://aas.org/sites/default/files/2020-10/David_Tholen_DPS52.pdf|archiefdatum=2021-08-12}}</ref>
In 2021 combineerde een multidisciplinaire samenwerking tussen professionals en amateurs Gaia-satelliet- en grondradarmetingen met amateur-waarnemingen van stellaire occultatie om de baan van 99942 Apophis verder te verfijnen en de Jarkovski-versnelling met hoge precisie te meten, tot op 0,5%. Hiermee konden astronomen de mogelijkheid van een botsing met de aarde voor ten minste de komende 100 jaar elimineren.<ref>{{cite web |title=Apophis' Yarkovsky Acceleration Improved Through Stellar Occultation |url=https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20210329/ |website=www.cosmos.esa.int |access-date=12 August 2021 |date=26 March 2021}}</ref>
In 2021 combineerde een multidisciplinaire samenwerking tussen professionals en amateurs Gaia-satelliet- en grondradarmetingen met amateur-waarnemingen van stellaire occultatie om de baan van 99942 Apophis verder te verfijnen en de Jarkovski-versnelling met hoge precisie te meten, tot op 0,5%. Hiermee konden astronomen de mogelijkheid van een botsing met de aarde voor ten minste de komende 100 jaar elimineren.<ref>{{cite web |title=Apophis' Yarkovsky Acceleration Improved Through Stellar Occultation |url=https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20210329/ |website=www.cosmos.esa.int |access-date=12 August 2021 |date=26 March 2021|archiefurl=https://web.archive.org/web/20210812141321/https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20210329/|archiefdatum=2021-08-12}}</ref>

⚫
==Zie ook==


⚫
== Zie ook ==
* [[Stralingsdruk]]
* [[Stralingsdruk]]


== Externe links ==
== Externe links ==
* {{cite journal |arxiv=1204.5990|doi=10.1088/0004-6256/144/2/60|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-6256/144/2/60/pdf|format=PDF|title=Detection of Semimajor Axis Drifts in 54 Near-Earth Asteroids: New Measurements of the Yarkovsky Effect|year=2012|last1=Nugent|first1=C. R.|last2=Margot|first2=J. L.|last3=Chesley|first3=S. R.|last4=Vokrouhlický|first4=D.|journal=The Astronomical Journal|volume=144|issue=2|page=60|bibcode=2012AJ....144...60N|s2cid=26376355}}
* {{cite journal |arxiv=1204.5990|doi=10.1088/0004-6256/144/2/60|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-6256/144/2/60/pdf|format=PDF|title=Detection of Semimajor Axis Drifts in 54 Near-Earth Asteroids: New Measurements of the Yarkovsky Effect|year=2012|last1=Nugent|first1=C. R.|last2=Margot|first2=J. L.|last3=Chesley|first3=S. R.|last4=Vokrouhlický|first4=D.|journal=The Astronomical Journal|volume=144|issue=2|page=60|bibcode=2012AJ....144...60N|s2cid=26376355|archiefurl=https://web.archive.org/web/20230728113833/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-6256/144/2/60/pdf|archiefdatum=2023-07-28}}
* [https://www.sciencedaily.com/releases/2012/05/120524215341.htm Asteroïde geduwd door zonlicht: meest nauwkeurige meting van Yarkovsky-effect] – ([[ScienceDaily]] 2012-05-24)
* [https://www.sciencedaily.com/releases/2012/05/120524215341.htm Planetoïde geduwd door zonlicht: meest nauwkeurige meting van Yarkovsky-effect] – ([[ScienceDaily]] 2012-05-24)


{{Appendix}}
{{Appendix}}

Huidige versie van 24 feb 2024 om 05:50

Jarkovski-effect:
1. Oppervlaktestraling
2. Prograad roterende planetoïde
3. Baan van de planetoïde
4. Straling van de zon

Het Jarkovski-effect, ook geschreven Yarkovsky-effect, is een kracht die inwerkt op een roterend lichaam in de ruimte, veroorzaakt door de anisotrope emissie van thermische fotonen, die impulsen dragen. Het wordt meestal beschouwd in relatie tot meteoroïden of kleine planetoïden (ongeveer 10 cm tot 10 km in diameter), omdat de invloed ervan het grootst is voor deze lichamen.

Geschiedenis

[bewerken | brontekst bewerken]

Het effect werd ontdekt door de Pools-Russische[1] civiel ingenieur Ivan Osipovitsj Jarkovski (Pools: Jan Jarkowski, 1844 – 1902), die in zijn vrije tijd in Rusland werkte aan wetenschappelijke problemen. Jarkovski schreef in een pamflet rond het jaar 1900 dat de dagelijkse verwarming van een roterend object in de ruimte ervoor zou zorgen dat het een kracht ervaart die, hoewel klein, kan leiden tot grote langetermijn-effecten in de banen van kleine lichamen, vooral meteoroïden en kleine planetoïden. Jarkovski's inzicht zou vergeten zijn, ware het niet dat de Estse astronoom Ernst J. Öpik (1893 – 1985) Jarkovski's pamflet ergens rond 1909 had gelezen. Decennia later besprak Öpik, zich het pamflet uit het hoofd herinnerend, het mogelijke belang van het Jarkovski-effect op de beweging van meteoroïden over het zonnestelsel.[2]

Mechanisme

[bewerken | brontekst bewerken]

Het Jarkovski-effect is een gevolg van het feit dat verandering in de temperatuur van een door straling opgewarmd object (en dus de intensiteit van thermische straling van het object) achterblijft bij veranderingen in de binnenkomende straling. Dat wil zeggen, het oppervlak van het object heeft tijd nodig om warm te worden wanneer het voor het eerst wordt verlicht, en het heeft tijd nodig om af te koelen wanneer de verlichting stopt. Over het algemeen zijn er twee componenten die effect hebben:

  • Dageffect: op een roterend lichaam dat wordt verlicht door de zon (bijvoorbeeld een planetoïde of de aarde), wordt het oppervlak overdag verwarmd door zonnestraling en 's nachts afgekoeld. Vanwege de thermische eigenschappen van het oppervlak is er een vertraging tussen de absorptie van straling van de zon en de emissie van diezelfde straling als warmte, dus het warmste punt op een roterend lichaam vindt plaats rond de "2 PM"-plaats op het oppervlak, of iets na de middag. Dit resulteert in een verschil tussen de richtingen van absorptie en her-emissie van straling, wat een netto kracht oplevert langs de bewegingsrichting van de baan. Als het object een prograde roteerder is, is de kracht in de bewegingsrichting van de baan en zorgt ervoor dat de halve lange as van de baan gestaag toeneemt; het object spiraliseert weg van de zon. Een retrograde roteerder draait naar binnen. Het dagelijkse effect is de dominante component voor lichamen met een diameter groter dan ongeveer 100 meter.[3]
  • Seizoenseffect: dit is het gemakkelijkst te begrijpen voor het geïdealiseerde geval van een niet-roterend lichaam dat om de zon draait, waarbij elk "jaar" uit precies één "dag" bestaat. Terwijl het rond zijn baan reist, is het halfrond van de 'schemering', dat gedurende een lange voorafgaande tijdsperiode is verwarmd, onveranderlijk in de richting van de baanbeweging. De overmaat aan thermische straling in deze richting veroorzaakt een remkracht die altijd een spiraal naar binnen naar de zon veroorzaakt. In de praktijk neemt bij roterende lichamen dit seizoenseffect toe samen met de axiale kanteling. Het domineert alleen als het dagelijkse effect klein genoeg is. Dit kan gebeuren door een zeer snelle rotatie (geen tijd om af te koelen aan de nachtzijde, dus een bijna uniforme longitudinale temperatuurverdeling), kleine afmetingen (het hele lichaam wordt overal verwarmd) of een axiale kanteling van bijna 90°. Het seizoenseffect is belangrijker voor kleinere planetoïdefragmenten (van enkele meters tot ongeveer 100 meter), op voorwaarde dat hun oppervlak niet bedekt is met een isolerende regolietlaag en ze niet extreem langzame rotaties hebben. Bovendien zal op zeer lange tijdschalen waarin de spin-as van het lichaam herhaaldelijk kan worden gewijzigd als gevolg van botsingen (en dus ook de richting van het dagelijkse effect verandert), het seizoenseffect ook de neiging hebben om te domineren.[3]

Over het algemeen is het effect afhankelijk van de grootte en zal het de semi-hoofdas van kleinere planetoïden beïnvloeden, terwijl grote planetoïden praktisch onaangetast blijven. Voor planetoïden ter grootte van een kilometer is het Jarkovski-effect over korte perioden minuscuul: de kracht op planetoïde 6489 Golevka wordt geschat op ongeveer 0,25 newton, voor een netto versnelling van 10 − 12 m/s2. Maar het is stabiel; gedurende miljoenen jaren kan de baan van een planetoïde voldoende worden verstoord om hem van de planetoïdengordel naar het binnenste zonnestelsel te transporteren.

Het mechanisme is ingewikkelder voor lichamen in sterk excentrische banen.

Meting

[bewerken | brontekst bewerken]

Het effect werd voor het eerst gemeten in 1991-2003 op de planetoïde 6489 Golevka. De planetoïde dreef 15 kilometer van zijn voorspelde positie in twaalf jaar (de baan werd met grote precisie vastgesteld door een reeks radarwaarnemingen in 1991, 1995 en 1999 met de Arecibo-radiotelescoop).[4]

Zonder directe meting is het erg moeilijk om het exacte resultaat van het Jarkovski-effect op de baan van een bepaalde planetoïde te voorspellen. Dit komt omdat de grootte van het effect afhangt van veel variabelen die moeilijk te bepalen zijn op basis van de beperkte observationele informatie die beschikbaar is. Deze omvatten de exacte vorm van de planetoïde, zijn oriëntatie en zijn albedo. Berekeningen worden verder bemoeilijkt door de effecten van schaduw en thermische "her-verlichting", hetzij veroorzaakt door lokale kraters of een mogelijke algehele concave vorm. Het Jarkovski-effect concurreert ook met stralingsdruk, waarvan het netto-effect vergelijkbare kleine langetermijnkrachten kan veroorzaken voor lichamen met albedo-variaties of niet-bolvormige vormen.

Als voorbeeld, zelfs voor het eenvoudige geval van de zuivere seizoensgebonden Jarkovski-effect op een bolvormig lichaam in een cirkelvormige baan 90° scheefstand, halve lange veranderingen as kan afwijken met wel een factor twee tussen het geval van een uniforme albedo en het geval van een sterke noord/zuid-albedo-asymmetrie. Afhankelijk van de baan en de spin-as van het object, kan de Jarkovski-verandering van de halve lange as worden omgekeerd door eenvoudigweg van een sferische naar een niet-sferische vorm te veranderen.

Ondanks deze moeilijkheden is het gebruik van het Jarkovski-effect een scenario dat wordt onderzocht om de koers te veranderen van mogelijk op de aarde inwerkende planetoïden in de buurt van de aarde. Mogelijke strategieën voor het afbuigen van planetoïden omvatten het "schilderen" van het oppervlak van de planetoïde of het focussen van zonnestraling op de planetoïde om de intensiteit van het Jarkovski-effect te veranderen en zo de baan van de planetoïde te veranderen weg van een botsing met de aarde.[5] De OSIRIS-REx missie, gelanceerd in september 2016, bestudeert het Jarkovski-effect op Bennu.[6]

In 2020 bevestigden astronomen de Jarkovski-versnelling van de planetoïde 99942 Apophis. De bevindingen zijn relevant voor het vermijden van planetoïde-impact, aangezien men dacht dat 99942 Apophis in 2068 een zeer kleine kans had op een impact op de aarde, en het Jarkovski-effect een belangrijke bron van voorspellingsonzekerheid was.[7][8] In 2021 combineerde een multidisciplinaire samenwerking tussen professionals en amateurs Gaia-satelliet- en grondradarmetingen met amateur-waarnemingen van stellaire occultatie om de baan van 99942 Apophis verder te verfijnen en de Jarkovski-versnelling met hoge precisie te meten, tot op 0,5%. Hiermee konden astronomen de mogelijkheid van een botsing met de aarde voor ten minste de komende 100 jaar elimineren.[9]

Zie ook

[bewerken | brontekst bewerken]
[bewerken | brontekst bewerken]
Overgenomen van "https://nl.wikipedia.org/w/index.php?title=Jarkovski-effect&oldid=67088731"