Contents
1 Light Curves, Orbits, and Reservoirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.1
Light Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
Orbits and Origins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.3
Non-gravitational Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 The Nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1
Sizes and Shapes of Unresolved Nuclei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2
Sizes and Shapes of Resolved Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3
Mass and Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4
Rotational Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5
Centripetal Accelerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.6
Surface Reflectance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.7
Visible Colour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.8
Interior Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.8.1
Large-Scale Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.8.2
The Surface Layer and the Strength
of Cometary Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.9
Surface Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.9.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.9.2
Sublimation of Ices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.9.3
Energy Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
2.9.3.1
Simple Surface Energy Balance with
Sublimation and Conduction . . . . . . . . . . . 80
2.9.3.2
Volume Absorption, Solid-State
Greenhouse Effect, and Porosity . . . . . . . . 95
2.9.3.3
Multi-volatile Models and Ice
Fractionation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2.9.3.4
The Amorphous-Crystalline Transition
of Water Ice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
2.9.3.5
Thermal Emission from Resolved
Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
xxxvii
1 Light Curves, Orbits, and Reservoirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.1
Light Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
Orbits and Origins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.3
Non-gravitational Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 The Nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1
Sizes and Shapes of Unresolved Nuclei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2
Sizes and Shapes of Resolved Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3
Mass and Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4
Rotational Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5
Centripetal Accelerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.6
Surface Reflectance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.7
Visible Colour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.8
Interior Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.8.1
Large-Scale Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.8.2
The Surface Layer and the Strength
of Cometary Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.9
Surface Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.9.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.9.2
Sublimation of Ices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.9.3
Energy Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
2.9.3.1
Simple Surface Energy Balance with
Sublimation and Conduction . . . . . . . . . . . 80
2.9.3.2
Volume Absorption, Solid-State
Greenhouse Effect, and Porosity . . . . . . . . 95
2.9.3.3
Multi-volatile Models and Ice
Fractionation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2.9.3.4
The Amorphous-Crystalline Transition
of Water Ice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
2.9.3.5
Thermal Emission from Resolved
Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
xxxvii