Poynting-Robertson effektus

A Poynting-Robertson-effektus egy fizikai folyamat, amelynek során a Naprendszerben lévő porrészecskék lassan, spirálisan a Nap felé esnek .

A hatást először 1903-ban írta le a híres brit fizikus , John Henry Poynting , aki az elektromágnesesség éteri elméletével magyarázta . A hatás helyes magyarázatát az általános relativitáselmélet szempontjából Howard Percy Robertson adta meg 1937- ben .

Leírás

Az egyszerűség kedvéért egy porrészecske körpályán mozog a Nap körül.

(a) A porszemhez kapcsolódó vonatkoztatási rendszerben a fény aberrációja következtében a napsugárzás enyhén megdől a részecske mozgásával szemben . Ha egy porszem elég kicsi, akkor feltételezhetjük, hogy hőmérséklete a teljes felületen állandó, így a hősugárzás izotrópnak tekinthető. (b) A Naphoz tartozó referenciakeretben egy porszemcse hősugárzása anizotróp az aberráció és a Doppler-effektus miatt .

Érdemes megjegyezni, hogy az ekvivalencia elve szerint a részecske hősugárzása önmagában nem változtathatja meg sebességét, az impulzus a tömegével , vagyis a részecske energiájával arányosan változik . És amikor a napsugárzás elnyelődik, a részecske energiája (vagyis tömege) az impulzus állandó érintőleges összetevőjével nő. Ezért a részecske sebessége csökken.

Így a porszemcse fokozatosan elveszíti szögimpulzusát , és fokozatosan a Napra esik. A Poynting-Robertson erő:

F_{PR}={\frac {Wv}{c^{2}}},

hol van a sugárzási teljesítmény,

W

v

a részecske sebessége,

c

a fénysebesség .

Gömb alakú részecske esetén:

F_{PR}={\frac {r^{2}}{4c^{2}}}{\sqrt {\frac {GM_{s}L_{s}^{2}}{R^{ 5}}}},

hol van a részecske sugara,

r

G

a gravitációs állandó ,

Kisasszony

a nap tömege ,

L_{s}

- a nap fényereje,

R

a Nap és a részecske távolsága.

Mivel az erő arányos a sugár négyzetével, és a részecske tömege arányos a kockával, a Poynting-Robertson-effektus okozta gyorsulás nagyobb a kisebb részecskéknél. Mivel a gravitációs erő arányos -vel, a Poynting-Robertson erő pedig arányos -vel , a Naphoz közelebb a hatás erősebb. Emiatt a kezdetben megnyúlt részecskepálya excentricitása csökken. $R^{-2}$ $R^{-2{,}5}$

A néhány mikrométer méretű porszemcsék több ezer év alatt 1 csillagászati egységnyi távolságból közelítik meg a Napot , majd elpárolognak, mielőtt elérnék a Napot.

Ugyanakkor enyhe nyomás hat a porrészecskére , amely taszítja azt a Napból. Ha a részecske elég kicsi (szilikát részecskéknél kisebb, mint kb. 0,5 µm), akkor a könnyű nyomás dominál, és a részecske kiszorul a Naprendszerből.

Linkek

Poynting-Robertson-effektus, TSB
[bse.sci-lib.com/article090589.html A "Poynting-Robertson-effektus" szó jelentése a Nagy Szovjet Enciklopédiában]
Fizikai Enciklopédia
Poynting, JH Radiation in the Solar System: its Effect on Temperature and its Pressure on Small Bodies (angol) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A : Journal. - Londoni Királyi Társaság, 1904. - 1. évf. 202 , sz. 346-358 . - P. 525-552 . doi :/ rsta.1904.0012 .

Poynting, JHRadiation in the Solar system: its Effect on Temperature and its Pressure on Small Bodies // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : folyóirat . - Royal Astronomical Society, 1903. - November ( 64. köt. , Függelék sz.). - P. 1-5 . - . (Abstract of Philosophical Transactions papír)

Robertson, HPA sugárzás dinamikus hatásai a naprendszerben (angol) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : folyóirat. - Royal Astronomical Society, 1937. - április ( 97. köt. ). - P. 423-438 . - .

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online)