Vliv tepelné emise topografických útvarů na rotační dynamiku planetek

• Název práce v češtině: Vliv tepelné emise topografických útvarů na rotační dynamiku planetek
• Název v anglickém jazyce: Rotational dynamics of asteroids affected by thermal emission from topographic features
• Klíčová slova: planetky, rotační dynamika, tepelná emise, YORP jev, metoda konečných prvků
• Klíčová slova anglicky: asteroids, rotational dynamics, thermal emission, YORP effect, finite element method
• Akademický rok vypsání: 2013/2014
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Miroslav Brož, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 25.10.2013
• Datum zadání: 12.11.2013
• Datum potvrzení stud. oddělením: 27.11.2013
• Datum a čas obhajoby: 17.06.2014 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 23.05.2014
• Datum odevzdání tištěné podoby: 23.05.2014
• Datum proběhlé obhajoby: 17.06.2014
• Oponenti: Tomáš Henych
• Konzultanti: RNDr. David Čapek, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Na malá tělesa ve sluneční soustavě působí nezanedbatelná
tepelná zrychlení a momenty sil - Jarkovského a YORP jev -
způsobené anizotropní emisí záření v infračerveném oboru
(Bottke et al. 2006). Výsledek přitom ovlivňuje globální tvar
tělesa (Čapek & Vokrouhlický 2004) i lokální (topogafické)
útvary (Statler 2009). Pozorování, která svědčí o existenci
těchto jevů, je vícero: rozdělení rotačních period planetek
(Pravec et al. 2008) nebo ekliptikální šířek jejich pólů
(Hanuš et al. 2013).

Navrhujeme proto řešit rovnici vedení tepla pro zjednodušené
modely určitých topografických útvarů (např. balvan na povrchu),
a to numericky, pomocí metody konečných prvků (Langtangen 2003),
která je vhodná pro nepravidelné geometrie. Vzhledem k obvyklým
hloubkám proniku tepelné vlny a celkovým rozměrům planetek je ovšem
nutné simulovat pouze malou část povrchu, s vhodně předepsanými
okrajovými podmínkami. Lze přitom využít existujících obecných kódů
FreeFem++ (Hecht 2012) a TetGen (Si 2006).

Pro spočtené rozložení teploty na povrchu je pak možné vyčíslit
infračervenou emisi - středovanou přes jednu otočku - a sekulární
vliv na rotaci (YORP jev). V závěru je možno diskutovat, jaké by
byly pozorovatelné projevy, případně lze provést porovnání s jinými
pracemi (Golubov & Krugly 2012).

Seznam odborné literatury

Bottke, W. F., Vokrouhlický, D., Rubincam, D. P., Nesvorný, D.,
2006. The Yarkovsky and Yorp Effects: Implications for Asteroid Dynamics.
Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 34, 157-191.

Čapek, D., Vokrouhlický, D., 2004. The YORP effect with finite thermal
conductivity. Icarus 172, 526-536.

Golubov, O., Krugly, Y. N., 2012. Tangential component of the YORP
effect. Astrophys. J. Let. 752, L11.

Hanuš, J., Ďurech, J., Brož, M. et al., 2013. Asteroids' physical models
from combined dense and sparse photometry and scaling of the YORP effect
by the observed obliquity distribution. Astron. Astrophys. 551, A67.

Hecht, F., 2012. FreeFem++, Version 3.20. http://www.freefem.org/ff++/.

Langtangen, H. P.: Computational Partial Differential Equations,
Numerical Methods and Diffpack Programming. Springer-Verlag, 2003.
ISBN 3-540-43416-X.

Pravec, P., Harris, A. W., Vokrouhlický, D., Warner, B. D., Kušnirák, P.,
Hornoch, K., Pray, D. P. et al., 2008. Spin rate distribution of small
asteroids. Icarus 197, 497-504.

Press, W. H. Flannery, B. P., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T.:
Numerical Recipes in Fortran: The Art of Scientific Computing.
1992. (Chapter 19: Partial Differential Equations.)

Si, H., 2006. TetGen, Version 1.4.2. http://tetgen.berlios.de/.

Statler, T. S. 2009. Extreme sensitivity of the YORP effect to
small-scale topography. Icarus 202, 502-513.

Předběžná náplň práce

TBD

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

TBD