Ефе́кт Ярко́вського — поява слабкого реактивного імпульсу за рахунок теплового випромінювання від нагрівання вдень і остигання поверхні астероїда вночі, що надає йому додаткове прискорення.
Величина і напрям реактивного імпульсу залежать від швидкості обертання, будови та фізичних властивостей поверхні астероїда. Наприклад, для астероїда Голєвка масою 210 млн тонн вона становить приблизно 0,3 Н — в результаті з 1991 по 2003 роки траєкторія астероїда відхилилася від розрахованої на 15 км.
Цей ефект пояснює, чому число досяглих Землі астероїдів більше, ніж випливало з колишніх розрахунків.
Історія Відкриття ефекту Ярковського має довгу передісторію, яка почалась за кілька десятиліть до того, як ефект набув свого сучасного формулювання. Іван Ярковський, російський інженер польського походження, у приватно виданій брошурі зазначив, що нагрівання планети сонячним світлом має створювати силу, яка діє вздовж орбіти цієї планети. При цьому він ґрунтувався на концепції світлоносного ефіру, яка була остаточно відкинута в наступні роки. Хоча контекст роботи Ярковського був помилковим, і він зміг лише грубо оцінити величину ефекту, його робота змогла закласти ідею, яка згодом розвинулася у повноцінну теорію ефекту, названого тепер його іменем.
Ідея Ярковського могла б загубитись разом з його брошурою, якби не піонерська робота естонського астронома Ернста Юліуса Епіка, який прочитав роботу Ярковського близько 1920 року, а в 1951 році повернув його ідеї в наукову літературу. Згодом інтерес до загубленої брошури Ярковського спонукав нідерландського аматора-астронома Г. Бекмана розшукати її в російських архівах (Beekman 2006) і вперше за понад сто років зробити її доступною для широкої аудиторії. Одночасно з Епіком аналогічні ідеї розвивав радянський астроном Володимир Радзієвський (Radzievskii 1952).
Застосування Ефект Ярковського з його здатністю постійно змінювати великі півосі метеороїдів, спочатку був запропонований як головний елемент, що рухає метеорити з головного поясу астероїдів на Землю (Öpik 1951). У 1970-х і 1980-х роках астрономи вивчали такий вплив ефекту на орбіти метеороїдів, але загалом ефект Ярковського залишався на периферії планетарної науки. Основною причиною було недостатнє дослідження інших важливих аспектів, зокрема впливу резонансів середнього руху та секулярних резонансів на динаміку малих тіл. До 1980-х ці явища були ще маловивченими, а чисельне моделювання їхніх процесів залишалося складним до 1990-х років. Крім того, щоб змоделювати перенесення малих тіл з поясу астероїдів на Землю за допомогою теплових сил, потрібно було знати параметри та стани обертання цих об’єктів, які на той час були майже невідомі. При тому пряме перенесення метеороїдів із головного поясу на Землю потребувавло дуже великих часових масштабів і нереалістичних значень теплових параметрів та швидкості обертання для тіл метрового розміру. Через це багато вчених вважали ефект Ярковського незначним або навіть зайвим у контексті й без того складних досліджень, тому часто його просто ігнорували.
Однак у той час вдалося досягти й певних кількісних результатів. Наприкінці 1970-х і в 1980-х роках нові уявлення про роль теплових (радіаційних) сил і моментів несподівано з’явилися з галузі космічної геодезії. Зокрема, аналіз невеликих залишкових орбітальних збурень геодинамічного супутника LAGEOS спонукав Д. П. Рубінкама дослідити застосування теплових сил для опису руху цього апарата (Rubincam 1987). Крім того, ще з кінця 1960-х років дані про обертання аеростатних супутників показували, що радіаційні моменти суттєво впливають на зменшення швидкості їх обертання. Ці спостереження спонукали Рубінкама відновити дослідження теплових сил і моментів у планетарній науці (Rubincam 1995, 2000). У результаті він виділив два різновиди ефекту Ярковського: добовий і сезонний. Сезонний ефект до того часу ще не був відомий у планетарній науці.
Активне вивчення теплових сил і моментів у планетарній науці розпочалося наприкінці 1990-х років. Основний поштовх дало теоретичне та чисельне моделювання, проведене Д. П. Рубінкамом і П. Фарінеллою. Їхні дослідження спонукали інших науковців шукати нові застосування, які вийшли далеко за межі початкової ідеї доставки метеоритів на Землю. Сьогодні теплові сили впливають на широкий спектр явищ — від оцінки потенційних загроз зіткнення із Землею до вивчення формування та руйнування подвійних астероїдів і навіть структури орбіт родин астероїдів. Ефект Ярковського відкриває можливість керувати орбітами астероїдів за допомогою зміни їх альбедо. Наприклад, якщо покрити поверхню небесного тіла тонким шаром світлого барвника, це посилить тиск сонячного вітру, що може змінити траєкторію руху на безпечнішу. Однак результат такого впливу проявиться лише через приблизно 20 років. Хоча цей метод технічно здійсненний, він дорогий. Знищення астероїдів ракетами дешевше, але менш безпечне через непередбачуваність траєкторій уламків.
Ефекти Ярковського та ЯОРП іноді діють у складній взаємодії, породжуючи неочікувані результати. Наприклад, це може пояснити схожість напрямків та величин векторів обертання деяких астероїдів, зокрема членів родини Короніс (Slivan, 2002).
Ефект Ярковського дедалі частіше враховується при визначенні орбіт невеликих навколоземних астероїдів. Точне вимірювання зсуву орбіти, спричиненого цим ефектом, дозволяє визначити фізичні властивості астероїда, зокрема його середню густину (Chesley et al., 2003). Ґрунтовні огляди ефектів Ярковського та ЯОРП представлені в роботах Bottke et al. (2002, 2006).
Механізм Ефект Ярковського є наслідком того, що зміна температури об'єкта, нагрітого випромінюванням (а отже, і інтенсивність теплового випромінювання з об'єкта), відстає від змін вхідного випромінювання. Тобто поверхні об’єкта потрібен час, щоб нагрітися при першому освітленні, і час, щоб охолонути після припинення освітлення. Ефект має два компоненти:
Добовий ефект Поверхня тіла, що обертається, нагрівається під час дня під впливом сонячного випромінювання і охолоджується вночі. Теплові властивості поверхні спричиняють затримку між поглинанням сонячного випромінювання та його випромінюванням у вигляді тепла. Така властивість поверхні називається тепловою енерцією тіла. Тому поверхня є найтеплішою не тоді, коли Сонце в зеніті, а трохи пізніше. Це призводить до різниці між напрямками поглинання та повторного випромінювання, що створює результуючу силу вздовж напряму орбітального руху. Якщо об’єкт обертається проградно, сила спрямована по напрямку руху тіла по орбіті, що призводить до поступового збільшення великої півосі орбіти — об’єкт спірально віддаляється від Сонця. У разі ретроградного обертання об’єкт, сила діє проти руху тіла по орбіті, і тіло спірально наближається до Сонця. Добовий ефект є домінуючим компонентом для тіл діаметром понад приблизно 100 м.
Сезонний ефект Цей ефект найпростіше зрозуміти на прикладі не тіла, що обертається навколо своєї осі та обертається навколо Сонця, де кожен "рік" складається рівно з одного "дня". Під час орбітального руху "вечірня" півкуля, яка довго нагрівалася, завжди спрямована в бік орбітального руху. Надлишок теплового випромінювання в цьому напрямку спричиняє гальмівну силу, що завжди призводить до спірального наближення до Сонця. На практиці сезонний ефект посилюється разом із нахилом осі обертання. Він домінує лише тоді, коли добовий ефект досить малий. Це може статися через дуже швидке обертання (немає часу на охолодження нічної сторони, що призводить до майже рівномірного розподілу температури вздовж довготи), невеликий розмір (нагрівається все тіло через наскрізну теплопровідність) або нахил осі обертання близький до 90°. Сезонний ефект більш важливий для менших фрагментів астероїдів (від кількох метрів до приблизно 100 м), якщо їхні поверхні не вкриті ізоляційним реголітовим шаром і вони не мають надто повільного обертання. Крім того, на дуже довгих часових масштабах, коли вісь обертання тіла може неодноразово змінюватися через зіткнення (а отже, і напрямок добового ефекту змінюється), сезонний ефект також буде домінувати.
Загалом ефект Ярковського залежить від розміру і впливає на велику піввісь менших астероїдів, тоді як у великих астероїдів орбіти залишаються практично незмінними. Для астероїдів кілометрового розміру ефект Ярковського є мізерним на коротких часових проміжках: сила на астероїді 6489 Голєвка оцінюється в 0,25 ньютона, що відповідає прискоренню в 10⁻¹² м/с². Однак цей ефект є постійним; протягом мільйонів років орбіта астероїда може змінитися настільки, що він переміститься з поясу астероїдів у внутрішню частину Сонячної системи.
Механізм ефекту Ярковського стає більш складним для тіл, які мають сильно орбіти з великим ексцентриситетом. У таких випадках напрямки нагрівання та охолодження можуть сильно змінюватися, що ускладнює прогнозування довгострокової динаміки об’єкта.
Детектування Виявлення ефекту Ярковського серед реальних астероїдів непросте, частково тому, що це не єдина сила, яка здатна змінювати рух малих тіл у Сонячній системі, а також тому, що його сила слабка, а спостереження мають кінцеву точність. На практиці потрібні дуже точні астрометричні спостереження з найкращими вимірюваннями, які забезпечує планетарний радар, спостереження, що охоплюють принаймні десятиліття або близько того, і цільовий астероїд має бути достатньо малим, щоб вплив можна було виміряти протягом інтервалу часу (тобто це означає, що розмір об’єкта менше кількох кілометрів).
Без прямого вимірювання дуже важко передбачити точний результат впливу ефекту Ярковського на орбіту конкретного астероїда. Це пояснюється тим, що величина ефекту залежить від багатьох змінних, які важко визначити на основі обмеженої спостережної інформації. Серед цих змінних — точна форма астероїда, його орієнтація та альбедо. Розрахунки додатково ускладнюються через вплив затемнення та теплового "повторного освітлення", яке може бути викликане як локальними кратерами, так і загальною увігнутою формою. Ефект Ярковського також конкурує з тиском випромінювання, сумарний вплив якого може викликати подібні малі довготривалі сили для тіл з варіаціями альбедо або несферичною формою.
Наприклад, навіть у простому випадку чистого сезонного ефекту Ярковського на сферичному тілі з круговою орбітою і нахилом осі 90°, зміни великої півосі можуть відрізнятися у два рази між випадками рівномірного альбедо та сильної асиметрії альбедо північ-південь. Залежно від орбіти та осі обертання об’єкта, зміна великої півосі під впливом ефекту Ярковського може бути зворотною при переході від сферичної до несферичної форми.
Це означає, що ймовірні кандидати на вичення ефекту Ярковського повинні бути відсіяні за переліком критеріїв: сприятлива орбітальна геометрія, близькі підходи до Землі, де можна отримати радіолокаційні дані, і наявність інших спостережень, таких як фотометрія, що надає інформацію про період обертання або орієнтацію осі обертання навколоземного астероїда. Першим астероїдом, який відповідав усім цим критеріям, був 6489 Голєвка. Для цього астероїда був вперше виміряний ефект Ярковського в період з 1991 по 2003 роки. За дванадцять років астероїд змістився на 15 км від передбаченої позиції (орбіта була визначена з великою точністю за допомогою серії радіолокаційних спостережень у 1991, 1995 та 1999 роках за допомогою радіотелескопа Аресібо).
Незважаючи на труднощі, використання ефекту Ярковського розглядається як один із можливих сценаріїв зміни траєкторії навколоземних астероїдів, що потенційно можуть зіткнутися із Землею. Можливі стратегії відхилення астероїда включають "фарбування" його поверхні або фокусування сонячного випромінювання на астероїд для зміни інтенсивності ефекту Ярковського, що дозволить змінити орбіту астероїда та уникнути зіткнення із Землею. Місія OSIRIS-REx, запущена у вересні 2016 року, досліджувала ефект Ярковського на астероїді Бенну.