Efekt Poyntinga-Robertsona


Efekt Poyntinga-Robertsona w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania Relatywistyczne przedstawienie zjawiska: (a) – w układzie odniesienia związanym z ciałem (b) – w układzie odniesienia związanym ze źródłem światła

Efekt Poyntinga-Robertsonazjawisko hamowania małych ciał niebieskich w pobliżu gwiazdy (w szczególności Słońca) wskutek absorpcji i reemisji promieniowania. Jest ono istotne dla cząstek o rozmiarach rzędu centymetra, powoduje, że poruszają się one po trajektorii spiralnej w kierunku gwiazdy.

Zjawisko to opisał w 1903 roku John Henry Poynting, w 1937 roku Howard Percy Robertson skorygował opis o efekty wynikające ze szczególnej teorii względności.

Spis treści

Mechanizm | edytuj kod

Cząstka orbitująca wokół Słońca pochłania promieniowanie słoneczne, które w układzie odniesienia związanym ze Słońcem pada prostopadle do kierunku jej ruchu orbitalnego i nie zaburza jej ruchu. Wypromieniowuje ona energię izotropowo we własnym układzie odniesienia, co oznacza że w układzie związanym ze Słońcem, cząstka wypromieniowuje energię w większości w kierunku swojego ruchu; to powoduje malenie energii kinetycznej i momentu pędu.

Efekt Poyntinga-Robertsona można także rozważać w układzie związanym z cząstką i rozumieć jako konsekwencję aberracji światła: światło słoneczne pada na cząstkę częściowo z przodu, działając niewielką siłą hamującą.

Siłę działającą na ciało określa wzór:

F P R = W v c 2 = r 2 L s 4 c 2 G M s R 5 , {\displaystyle F_{PR}={\frac {Wv}{c^{2}}}={\frac {r^{2}L_{s}}{4c^{2}}}{\sqrt {\frac {GM_{s}}{R^{5}}}},}

gdzie:

W {\displaystyle W} – moc pochłanianego promieniowania, v {\displaystyle v} – prędkość ciała (ziarna pyłu), c {\displaystyle c} prędkość światła w próżni, r {\displaystyle r} – promień ciała, G {\displaystyle G} stała grawitacji, M s {\displaystyle M_{s}} masa Słońca, L s {\displaystyle L_{s}} jasność Słońca, R {\displaystyle R} – promień orbity ciała.

Skutki | edytuj kod

Efekt Poyntinga-Robertsona wywiera duży wpływ na drobiny materii międzyplanetarnej, które są zbyt duże, aby ciśnienie promieniowania usunęło je z układu planetarnego. Takie drobiny odpowiadają m.in. za powstawanie światła zodiakalnego (mają w większości średnice 20–200 μm). Materia ta może zostać usunięta z orbity Ziemi na skutek działania efektu Poyntinga-Robertsona w czasie rzędu 100 tys. lat, znacznie mniej niż istnieje Układ Słoneczny. Oznacza to, że ośrodek ten musi być zasilany nową materią, pochodzącą np. ze zderzeń małych planetoid, a według badań naukowych z 2009 roku w większości z rozpadu komet krótkookresowych[1][2].

Przypisy | edytuj kod

  1. KellyK. Beatty KellyK., Wyjaśniono tajemnicę światła zodiakalnego, TomaszT. Kokowski (tłum.), „Sky and Telescope”, 11 marca 2010 [zarchiwizowane z adresu 2013-09-21] .???
  2. DavidD. Nesvorny DavidD. i inni, Cometary Origin of the Zodiacal Cloud and Carbonaceous Micrometeorites, 23 września 2006  (ang.).

Bibliografia | edytuj kod

  • Imke de Pater, Jack J. Lissauer: Planetary Sciences. Cambridge University Press, 2001, s. 35–37. ISBN 978-0-521-48219-6.
Na podstawie artykułu: "Efekt Poyntinga-Robertsona" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy