Эффект Пойнтинга-Робертсона

Эффект Пойнтинга-Робертсона

Эффект Пойнтинга — Робертсона — это процесс, благодаря которому в Солнечной системе пылевые частицы медленно падают по спирали в сторону Солнца. Эффект был впервые описан в 1903 Джоном Генри Пойнтингом, который объяснил его в рамках эфирной теории электромагнетизма. Правильное объяснение эффекта с точки зрения общей теории относительности дал Говард Перси Робертсон в 1937.

Излучение Солнца и тепловое излучение пылинки (a) в системе отсчёта, связанной с пылинкой; (b) в системе отсчёта Солнечной системы.

Пусть для простоты пылинка движется по круговой орбите вокруг Солнца.

(а) В системе отсчёта, связанной с пылинкой, в результате аберрации света солнечное излучение слегка наклонено против движения частицы. Если пылинка достаточно мала, можно считать, что её температура постоянна по всей поверхности, поэтому тепловое излучение можно считать изотропным.
(b) В системе отсчёта, связанной с Солнцем, тепловое излучение пылинки анизотропно из-за аберрации и эффекта Доплера.

Стоит заметить, что по принципу эквивалентности само по себе тепловое излучение частицы не может изменить её скорость, импульс изменяется пропорционально массе, то есть, энергии частицы. А при поглощении солнечного излучения энергия (то есть, масса) частицы увеличивается при неизменной тангенциальной составляющей импульса. Поэтому скорость частицы уменьшается.

Таким образом, пылинка постепенно теряет момент импульса и постепенно падает на Солнце. Сила Пойнтинга — Робертсона равна:

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

где W — мощность излучения, v — скорость частицы, cскорость света. Для круглой частицы

F_{PR} = \frac{r^2}{4 c^2}\sqrt{\frac{G M_s L_s^2}{R^5}}

где r — радиус частицы, Gгравитационная постоянная, Ms — масса Солнца, Ls — светимость Солнца, R — расстояние до частицы.

Поскольку сила пропорциональна квадрату радиуса, а масса частицы — кубу, ускорение, вызванное эффектом Пойнтинга — Робертсона, больше для более мелких частиц. Так как гравитационная сила пропорциональна R-2, а сила Пойнтинга — Робертсона пропорциональна R-2,5, на меньших расстояниях эффект сильнее. Из-за этого происходит уменьшение эксцентриситета орбиты частицы.

Пылевые частицы размером в несколько микрометров падают с расстояния 1 астрономическая единица за несколько тысяч лет, после чего испаряются, не долетев до Солнца.

Стоит заметить, что одновременно на пылинку действует радиационное давление, которое отталкивает её от Солнца. Если частица достаточно мала (меньше приблизительно 0,5 мкм для каменных частиц), то радиационное давление преобладает, и частица выносится из Солнечной системы.


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Полезное


Смотреть что такое "Эффект Пойнтинга-Робертсона" в других словарях:

  • Эффект Пойнтинга — Робертсона — Эффект Пойнтинга  Робертсона  это процесс, благодаря которому в Солнечной системе пылевые частицы медленно падают по спирали в сторону Солнца. Эффект был впервые описан в 1903 Джоном Генри Пойнтингом, который объяснил его в рамках… …   Википедия

  • Пойнтинга - Робертсона эффект — Эффект Пойнтинга Робертсона это процесс, благодаря которому в Солнечной системе пылевые частицы медленно падают по спирали в сторону Солнца. Эффект был впервые описан в 1903 Джоном Генри Пойнтингом, который объяснил его в рамках эфирной теории… …   Википедия

  • Эффект Пойнтинга — Эффект Пойнтинга  Робертсона  это процесс, благодаря которому в Солнечной системе пылевые частицы медленно падают по спирали в сторону Солнца. Эффект был впервые описан в 1903 году известным британским физиком Джоном Генри Пойнтингом,… …   Википедия

  • ПОЙНТИНГА — РОБЕРТСОНА ЭФФЕКТ — ПОЙНТИНГА РОБЕРТСОНА ЭФФЕКТ, постепенное уменьшение момента количества движения малого тела при движении его в поле тяготения звезды из за торможения, вызываемого поглощением и переизлучением телом фотонов поля излучения звезды. В результате… …   Энциклопедический словарь

  • ПОЙНТИНГА - РОБЕРТСОНА ЭФФЕКТ — потеря орбитального угл. момента телом (обычно малой частицей) при движении по орбите вокруг другого тела, являющегося источником эл. магн. излучения. Автор идеи Дж. Пойнтинг [1]. X. Робертсон дал строгую релятивистскую теорию эффекта [2],… …   Физическая энциклопедия

  • Пойнтинга-Робертсона эффект — Пойнтинга Робертсона эффект, постепенное уменьшение момента количества движения малого тела при движении его в поле тяготения звезды из за торможения, вызываемого поглощением и переизлучением телом фотонов поля излучения звезды. В результате… …   Энциклопедический словарь

  • ПОЙНТИНГА - РОБЕРТСОНА ЭФФЕКТ — постепенное уменьшение момента кол ва движения малого тела при движении его в поле тяготения звезды из за торможения, вызываемого поглощением и переизлучением телом фотонов поля излучения звезды. В результате П. Р.э. тело движется по спирали к… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Эффект Робертсона — Пойнтинга — Эффект Пойнтинга Робертсона это процесс, благодаря которому в Солнечной системе пылевые частицы медленно падают по спирали в сторону Солнца. Эффект был впервые описан в 1903 Джоном Генри Пойнтингом, который объяснил его в рамках эфирной теории… …   Википедия

  • Эффект Ярковского — Эффект Ярковского: 1. Тепловое излучение астероида 2. Вращение астероида 2.1 Поверхность, освещаемая днём 3. Орбита астероида 4. Тепловое из …   Википедия

  • Пойнтинга - Робертсона эффект —         уменьшение момента количества движения, а следовательно, и размеров орбиты небольшого тела, движущегося вокруг Солнца (или иного интенсивного источника излучения) и изотропно переизлучающего солнечную радиацию. Существование такого… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»