Влияние деформаций фигуры астероида при сближении с Землей на возмущения во вращательном состоянии и величину эффекта Ярковского

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Посредством численных экспериментов проведен анализ влияния изменения фигуры астероида на величины возмущений, имеющих место в его вращательном движении при тесном сближении с Землей. Рассмотрено влияние возмущений во вращении астероида (изменения периода и ориентации оси вращения) на орбитальную динамику посредством изменения величины эффекта Ярковского. Установлено, что при приливной деформации фигуры астероида в ходе сближения с Землей, сопровождающейся изменением моментов инерции, величины возмущений во вращении существенно выше, чем в случае неизменной фигуры. Показано, что изменение на 10%–25% инерционных параметров астероида (99942) Апофис при сближении с Землей в 2029 г. приводит к увеличению в 2–4 раза размеров областей, в которых могут измениться период вращения и величина угла, характеризующего наклон оси вращения к плоскости орбиты. Возмущения во вращении астероида приводят к изменению параметра A2, характеризующего эффект Ярковского. Размеры области изменения A2 при наличии деформаций фигуры астероида также значительно увеличиваются по сравнению со случаем неизменной фигуры.

About the authors

A. V. Melnikov

Email: sunny_melnikov@mail.ru

K. S. Lobanova

Author for correspondence.
Email: sunny_melnikov@mail.ru

References

  1. Лобанова К.С., Мельников А.В. Возмущения во вращательной динамике астероида (99942) Апофис при его сближении с Землей в 2029 году // Астрон. вестн. 2024. Т. 58. № 2. С. 210–221. https://doi.org/10.31857/S0320930X24020064 (Lobanova K.S., Melnikov А.V. Disturbances in the rotational dynamics of asteroid (99942) Apophis at its approach to the Earth in 2029 // Sol. Syst. Res. 2024. V. 58. № 2. P. 208–219. https://doi.org/10.1134/S0038094623700107)
  2. Лобанова К.С., Мельников А.В. Об оценке возмущений во вращательной динамике малых астероидов при сближении с Землей // Астрон. вестн. 2025. Т. 59. № 1. С. 57–72. http:/doi.org/10.31857/S0320930X25010058. (Lobanova K.S., Melnikov А.V. On the Assessment of Disturbances in the Rotational Dynamics of Small Asteroids During Their Approach to the Earth // Sol. Syst. Res.. 2025. V. 59. id. 11.
  3. https:/doi.org/10.1134/S0038094624601348)
  4. Мартюшева А.А., Мельников А.В. О влиянии сближений с планетами на величину эффекта Ярковского в динамике астероидов // Астрон. вестн. 2023. Т. 57. № 5. С. 1–9. https://doi.org/10.31857/S0320930X23050055 (Martyusheva A.A., Melnikov A.V. Influence of planetary encounters on the magnitude of the Yarkovsky effect in asteroid dynamics // Sol. Syst. Res. 2023. V. 57. № 5. P. 486–494. https://doi.org/10.1134/S0038094623050052)
  5. Мельников А.В. Вращательная динамика сближающихся с планетами астероидов // Астрон. вестн. 2022. Т. 56. № 4. С. 254–265. https://doi.org/10.31857/S0320930X22040065. (Melnikov A.V. Rotational dynamics of asteroids approaching planets // Sol. Syst. Res. 2022. V. 56. № 4. P. 241–251. https://doi.org/10.1134/S0038094622040062)
  6. Радзиевский В.В. Механизм разрушения астероидов и метеоритов // Астрон. журн. 1952. Т. 29. С. 162–170.
  7. Ярковский И.О. Плотность светового эфира и оказываемое им сопротивление движению. Брянск: Тип. Юдина, 1901. (17 c.)
  8. DeMartini J.V., Richardson D.C., Barnouin O.S., Schmerr N.C., Plescia J.B., Scheirich P., Pravec P. Using a discrete element method to investigate seismic response and spin change of 99942 Apophis during its 2029 tidal encounter with Earth // Icarus. 2019. V. 328. P. 93–103. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2019.03.015
  9. Benson C.J., Scheeres D.J., Brozović M., Chesley S.R., Pravec P., Scheirich P. Spin state evolution of (99942) Apophis during its 2029 Earth encounter // Icarus. 2023. V. 390. Id. 115324. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2022.115324
  10. Boldrin L.A.G., Araujo R.A.N., Winter O.C. On the rotational motion of NEAs during close encounters with the Earth // European Phys. J. – Special Topics. 2020. V. 229. № 8. P. 1391–1403. https://doi.org/10.1140/epjst/e2020-900200-5
  11. Farinella P., Vokrouhlický D., Hartmann W.K. Meteorite delivery via Yarkovsky orbital drift // Icarus. 1998. V. 132. № 2. P. 378–387.
  12. Farnocchia D., Chesley S.R., Vokrouhlický D., Milani A., Spoto F., Bottke W.F. Near Earth asteroids with measurable Yarkovsky effect // Icarus. 2013. V. 224. № 1. P. 1–13. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2013.02.004
  13. Fenucci M., Micheli M., Gianotto F., Faggioli L., Oliviero D., Porru A., Rudawska R., Cano J.L., Conversi L., Moissl R. An automated procedure for the detection of the Yarkovsky effect and results from the ESA NEO Coordination Centre // Astron. and Astrophys. 2024. V. 682. Id. A29. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347820
  14. Granvik M., Walsh K.J. Tidal disruption of near-Earth asteroids during close encounters with terrestrial planets // Astrophys. J. Lett. 2024. V. 960. Id. L9. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad151b
  15. Hairer E., Nørsett S.P., Wanner G. Solving Ordinary Differential Equations I: Nonstiff Problems. Springer Verlag, 1993. 528 p.
  16. Hu S., Richardson D.C., Zhang Y., Ji J. Critical spin periods of sub-km-sized cohesive rubble-pile asteroids: Dependences on material parameters // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2021. V. 502. № 4. P. 5277–5291. https://doi.org/10.1093/mnras/stab412
  17. Kim Y., DeMartini J.V., Richardson D.C., Hirabayashi M. Tidal resurfacing model for (99942) Apophis during the 2029 close approach with Earth // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2023. V. 520. № 3. P. 3405–3415. https://doi.org/10.1093/mnras/stad351
  18. Marsden B.G., Sekanina Z., Yeomans D.K. Comets and nongravitational forces. V // Astron. J. 1973. V. 78. № 2. P. 211–225. http://dx.doi.org/10.1086/111402
  19. Pérez-Hernández J.A., Benet L. Non-zero Yarkovsky acceleration for near-Earth asteroid (99942) Apophis // Comm. Earth and Environ. 2022. V. 3. № 1. P. 10. https://doi.org/10.1038/s43247-021-00337-x
  20. Pravec P., Harris A.W., Scheirich P., Kušnirák P., Šarounová L., Hergenrother C.W., Mottola S., Hicks M.D., Masi G., Krugly Yu.N., and 10 co-authors. Tumbling asteroids // Icarus. 2005. V. 173 (1). P. 108–131. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2004.07.021
  21. Pravec P., Scheirich P., Ďurech J., Pollock J., Kušnirák P., Hornoch K., Galád A., Vokrouhlický D., Harris A.W., Jehin E., and 10 co-authors. The tumbling spin state of (99942) Apophis // Icarus. 2014. V. 233. P. 48–60. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2014.01.026
  22. Richardson D.C., Bottke W.F., Love S.G. Tidal distortion and disruption of Earth-crossing asteroids // Icarus. 1998. V. 134. P. 47–76. http://dx.doi.org/10.1006/icar.1998.5954
  23. Richardson D.C., Quinn T., Stadel J., Lake G. Direct large-scale n-body simulations of planetesimal dynamics // Icarus. 2000. V. 143. P. 45–59. http://dx.doi.org/10.1006/icar.1999.6243
  24. Rubincam D.P. Asteroid orbit evolution due to thermal drag // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. № E1. P. 1585–1594. https://doi.org/10.1029/94JE02411
  25. Rubincam D.P. Yarkovsky thermal drag on small asteroids and Mars-Earth delivery // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № E1. P. 1725–1732. http://doi.org/10.1029/97JE03034
  26. Rubincam D.P. Radiative spin-up and spin-down of small asteroids // Icarus. 2000. V. 148. P. 2–11. http://dx.doi.org/10.1006/icar.2000.6485.
  27. Scheeres D.J., Benner L.A.M., Ostro S.J., Rossi A., Marzari F., Washabaugh P. Abrupt alteration of asteroid 2004 MN4’s spin state during its 2029 Earth flyby // Icarus. 2005. V. 178. № 1. P. 281–283. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2005.06.002
  28. Scheeres D.J., Ostro S.J., Werner R.A., Asphaug E., Hudson R.S. Effects of gravitational interactions on asteroid spin states // Icarus. 2000. V. 147. P. 106–118. http://dx.doi.org/10.1006/icar.2000.6443
  29. Scheeres D.J., Marzari F., Rossi A. Evolution of NEO rotation rates due to close encounters with Earth and Venus // Icarus. 2004. V. 170. P. 312–323. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2004.03.017
  30. Schwartz S.R., Michel P., Richardson D.C. Numerically simulating impact disruptions of cohesive glass bead agglomerates using the soft-sphere discrete element method // Icarus. 2013. V. 226. P. 67–76. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2013.05.007
  31. Sharma I., Jenkins J.T., Burns J.A. Tidal encounters of ellipsoidal granular asteroids with planets // Icarus. 2006. V. 183. № 2. P. 312–330. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2006.03.006
  32. Souchay J., Lhotka C., Heron G., Hervé Y., Puente V., Folgueira Lopez M. Changes of spin axis and rate of the asteroid (99942) Apophis during the 2029 close encounter with Earth: A constrained model // Astron. and Astrophys. 2018. V. 617. Id. A74. http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201832914
  33. Souchay J., Souami D., Lhotka C., Puente V., Folgueira M. Rotational changes of the asteroid 99942 Apophis during the 2029 close encounter with Earth // Astron. and Astrophys. 2014. V. 563. Id. A24. http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201322364
  34. Taylor A.G., Seligman D.Z., MacAyeal D.R., Hainaut O.R., Meech K.J. Numerical Simulations of Tidal Deformation and Resulting Light Curves of Small Bodies: Material Constraints of 99942 Apophis and 1I/’Oumuamua // Planet. Sci. J. 2023. V. 4. № 5. Id. 79. http://dx.doi.org/10.3847/PSJ/acccef
  35. Tóth J., Vereš P., Kornoš L. Tidal disruption of NEAs – a case of Příbram meteorite // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2011. V. 415. № 2. P. 1527–1533. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2966.2011.18799.x
  36. Valvano G., Winter O.C., Sfair R., Machado Oliveira R., Borderes-Motta G., Moura T.S. APOPHIS – effects of the 2029 Earth’s encounter on the surface and nearby dynamics // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2022. V. 510. № 1. P. 95–109. http://dx.doi.org/10.1093/mnras/stab3299
  37. Vokrouhlický D. A complete linear model for the Yarkovsky thermal force on spherical asteroid fragments // Astron. and Astrophys. 1999. V. 344. P. 362–366.
  38. Vokrouhlický D., Milani A., Chesley S.R. Yarkovsky effect on small near’Earth asteroids: Mathematical formulation and examples // Icarus. 2000. V. 148. P. 118–138. http://dx.doi.org/10.1006/icar.2000.6469
  39. Vokrouhlický D., Bottke W.F., Chesley S.R., Scheeres D.J., Statler T.S. The Yarkovsky and YORP effects // Asteroids IV. Tucson, AZ: Univ. Arizona Press, 2015. P. 509–532. http://dx.doi.org/10.2458/azu_uapress_9780816532131-ch027
  40. Yu Y., Richardson D.C., Michel P., Schwartz S.R., Ballouz R.L. Numerical predictions of surface effects during the 2029 close approach of asteroid 99942 Apophis // Icarus. 2014. V. 242. P. 82–96. http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2014.07.027
  41. Zhang Y., Michel P. Tidal distortion and disruption of rubble-pile bodies revisited. Soft-sphere discrete element analyses // Astron. and Astrophys. 2020. V. 640. Id. A102. http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/202037856
  42. Zeng X., Feng C., Wen T., Gan Q. The Coupling Orbit–Attitude–Structure Evolution of Rubble-Pile Asteroid with Earth Flyby in the Restricted Three-Body Problem // Aerospace. 2022. V. 9. Id. 351. http://dx.doi.org/10.3390/aerospace9070351

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».