Радиационное давление
-
Радиационное давление
- Механическое давление, оказываемое на поверхность электромагнитным полем
- Включает импульс света любой длины волны
- Важно для космических объектов и астрофизических процессов
-
История открытия
- Иоганн Кеплер предположил в 1619 году
- Джеймс Клерк Максвелл опубликовал в 1862 году
- Экспериментально доказано Петром Лебедевым в 1900 году
-
Теория радиационного давления
- Импульс электромагнитной волны передается на поверхность
- Давление зависит от интенсивности излучения и скорости света
- Отражение и испускание увеличивают суммарное давление
-
Радиационное давление от фотонов
- Фотоны имеют импульс, определяемый энергией и длиной волны
- Давление излучения аналогично передаче импульса фотонов
- Отраженные и испускаемые фотоны также влияют на суммарное давление
-
Сжатие в однородном поле излучения
- Давление электромагнитных волн равно одной трети энергии излучения на единицу объема.
- Давление на поверхности тела в тепловом равновесии равно одной трети общей энергии излучения.
-
Давление солнечной радиации
- Давление солнечной радиации на Землю мало, но воздействует на все объекты.
- Давление солнечной радиации на объекты вблизи Земли рассчитывается с использованием солнечной постоянной.
-
Давление поглощения и отражения
- Давление солнечного излучения на Земле равно 4.5 μПа.
- Для листа, расположенного под углом к Солнцу, давление уменьшается на косинус угла.
- Для отражающей поверхности давление удваивается.
-
Возмущения радиационного давления
- Давление солнечной радиации влияет на орбиты и траектории малых тел.
- Эффект Ярковского и эффект ЙОРПА влияют на движение тел.
- Эффект Пойнтинга-Робертсона закручивает частицы пыли к Солнцу.
-
Солнечные паруса
- Солнечное плавание использует радиационное давление Солнца для движения космических аппаратов.
- Парус отражает около 90% падающего излучения и имеет кривизну и неровности поверхности.
-
Космические эффекты радиационного давления
- Радиационное давление повлияло на развитие космоса, включая образование звезд и облаков пыли и газов.
-
Фотонная эпоха
- Фаза, когда в энергии Вселенной преобладали фотоны
- Период между 10 секундами и 380 000 годами после Большого взрыва
-
Формирование и эволюция галактик
- Процесс начался на раннем этапе истории космоса
- Объекты росли снизу вверх, сливаясь в более крупные
- Радиационное давление от звезд влияет на динамику оставшегося вещества
-
Облака пыли и газов
- Гравитационное сжатие облаков зависит от радиационного давления
- Молодые звезды испускают интенсивное излучение, смещая облака
- Скопления звезд формируются в больших облаках пыли и газов
-
Звездообразование
- Процесс, при котором плотные области сжимаются, образуя звезды
- Включает изучение межзвездной среды и гигантских молекулярных облаков
- Теория звездообразования учитывает статистику двойных звезд и функцию начальной массы
-
Звездные планетные системы
- Планетные системы формируются как часть процесса звездообразования
- Протопланетный диск образуется в результате гравитационного коллапса
- Радиационное давление очищает область вблизи звезды
-
Звездные интерьеры
- В звездных недрах температура очень высока
- Радиационное давление важно при высоких температурах
- На Солнце радиационное давление мало по сравнению с давлением газа
-
Кометы
- Давление солнечной радиации влияет на хвосты комет
- Солнечный нагрев выделяет газы и пылинки
- Газы образуют прямой хвост, пыль — изогнутый
-
Лазерное применение радиационного давления
- Лазеры используются для улавливания частиц в оптическом пинцете
- Давление излучения лазера может достигать 100 Па
-
Взаимодействие света и материи
- Отражение лазерного импульса вызывает упругие волны
- Оптомеханика изучает взаимодействие света и твердого вещества
- Лазерное охлаждение преобразует энергию движения материала в свет
-
Другие области исследований
- Ускорение ионов под действием давления излучения
- Создание пучков ионов для медицинских целей
-
Дополнительные темы
- Поглощение электромагнитного излучения
- Оптомеханика резонатора
- Лазерное охлаждение
- ЛИГО
- Оптический пинцет
- Фотон
- Вектор Пойнтинга
- Теорема Пойнтинга
- Эффект Пойнтинга–Робертсона
- Квантовая оптика
- Солнечная постоянная
- Солнечный парус
- Солнечный свет
- Корпускулярно–волновой дуализм
- Эффект Ярковского
- Эффект Ярковского–О’Кифа–Радзиевского–Пэддака