Question

Сто лет назад русский инженер Ярковский предсказал небесномеханический эффект, о котором вспомнили лишь недавно. Сущность эффекта Ярковского состоит в том, что освещённая Солнцем поверхность небесного тела нагревается, а когда вращение тела уносит её в тень, поверхность излучает накопленное ей тепло в инфракрасном диапазоне. Поток теплового излучения действует как реактивный двигатель и немного изменяет орбиту тела.
Эффект Ярковского очень слаб; он может заметно повлиять лишь на движение небольших тел, размером от долей метра до нескольких километров. Расчёты показывают, что едва заметная сила, вызванная эффектом Ярковского, может постепенно изменить орбиту небольшого астероида, в результате чего он выйдет из Главного пояса астероидов, попадёт в гравитационный резонанс с Марсом и его притяжением может быть отброшен к Земле. Таким образом, почти забытое открытие русского учёного может оказаться важным фактором в пополнении семейства малых планет, сближающихся с Землёй и, следовательно, потенциально опасных для нашей цивилизации.
Ответьте на следующие вопросы:
- как влияет направление вращения астероида вокруг собственной оси на его перемещение в Главном поясе под действием эффекта Ярковского?
- какие из астероидов приближаются в Марсу, а какие - к Юпитеру?
- что можно сказать о влиянии этого эффекта на спутники планет?

Answer 1

Рассмотрим простой случай: ось вращения астероида параллельна его орбитальной оси. Тогда прямое вращение астероида (в направлении орбитального обращения) отклоняет его <фотонный двигатель> назад по курсу и таким образом ускоряет движение астероида, поднимая его орбиту и уводя его в сторону Юпитера
Соответственно, обратное вращение астероида за счёт фотонной отдачи приближает его к Марсу.
Влияние эффекта Ярковского на движение спутников планет ослаблено тем, что при медленно меняющемся направлении фотонного импульса отдачи (с орбитальным периодом планеты) направление движения спутника меняется быстро (с орбитальным периодом спутника). Вероятно, наиболее сильное влияние этот эффект оказывает на мелкие спутники Сатурна, входящие в состав его кольца. Тень планеты, в которую на каждом обороте попадают частицы кольца, даёт преимущество обращённой к Солнцу дуге орбиты. Поскольку вблизи планеты приливные силы синхронизуют орбитальное и осевое вращение частиц, влияние эффекта Ярковского на этой дуге орбиты тормозит движение спутника. Следовательно, в целом эффект Ярковского вызывает приближение таких спутников к поверхностям их планет.