Poynting-Robertson-efekti

Poynting-Robertson-ilmiö on fysikaalinen prosessi, joka saa aurinkokunnan pölyhiukkaset putoamaan hitaasti spiraalina kohti aurinkoa .

Vaikutuksen kuvasi ensimmäisen kerran vuonna 1903 kuuluisa brittiläinen fyysikko John Henry Poynting , joka selitti sen sähkömagnetismin eteerisellä teorialla . Oikean selityksen vaikutukselle yleisen suhteellisuusteorian kannalta antoi Howard Percy Robertson vuonna 1937 .

Kuvaus

Annetaan yksinkertaisuuden vuoksi pölyhiukkasen liikkua pyöreällä kiertoradalla Auringon ympäri.

(a) Pölyhiukkaseen liittyvässä vertailukehyksessä valon poikkeaman seurauksena auringon säteily kallistuu hieman hiukkasen liikettä vastaan . Jos pölyrae on tarpeeksi pieni, voidaan olettaa, että sen lämpötila on vakio koko pinnalla, joten lämpösäteilyä voidaan pitää isotrooppisena. (b) Aurinkoon liittyvässä vertailukehyksessä pölyrakeen lämpösäteily on anisotrooppista poikkeaman ja Doppler-ilmiön vuoksi .

On syytä huomata, että ekvivalenssiperiaatteen mukaan hiukkasen lämpösäteily ei sinänsä voi muuttaa sen nopeutta, liikemäärä muuttuu suhteessa massan eli hiukkasen energiaan . Ja kun auringon säteily absorboituu, hiukkasen energia (eli massa) kasvaa liikemäärän jatkuvalla tangentiaalisella komponentilla. Siksi hiukkasen nopeus laskee.

Siten pölyjyvä menettää vähitellen kulmavoimansa ja putoaa vähitellen Auringon päälle. Poynting-Robertsonin voima on:

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

missä on säteilyteho,

W

v

on hiukkasen nopeus,

c

on valon nopeus .

Pallomaiselle hiukkaselle:

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

missä on hiukkasen säde,

r

G

on gravitaatiovakio ,

Neiti

on auringon massa ,

L_{s}

- auringon kirkkaus,

R

on etäisyys Auringosta hiukkaseen.

Koska voima on verrannollinen säteen neliöön ja hiukkasen massa on verrannollinen kuutioon, Poynting-Robertson-ilmiön aiheuttama kiihtyvyys on suurempi pienemmillä hiukkasilla. Koska gravitaatiovoima on verrannollinen ja Poynting-Robertsonin voima on verrannollinen , lähempänä aurinkoa vaikutus on voimakkaampi. Tästä johtuen alun perin pitkänomaisen hiukkasradan epäkeskisyys pienenee. $R^{-2}$ $R^{-2{,}5}$

Muutaman mikrometrin kokoiset pölyhiukkaset lähestyvät Aurinkoa 1 tähtitieteellisen yksikön etäisyydeltä useissa tuhansissa vuosissa, minkä jälkeen ne haihtuvat ennen Auringon saavuttamista.

Samaan aikaan kevyt paine vaikuttaa pölyhiukkaseen , joka hylkii sen Auringosta. Jos hiukkanen on riittävän pieni (silikaattihiukkasten alle noin 0,5 µm), kevyt paine vallitsee ja hiukkanen työntyy ulos aurinkokunnasta.

Linkit

Poynting-Robertson-efekti, TSB
[bse.sci-lib.com/article090589.html Sanan "Poynting-Robertson-efekti" merkitys suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa]
Fyysinen tietosanakirja
Poynting, JH Säteily aurinkokunnassa: sen vaikutus lämpötilaan ja paine pieniin kappaleisiin (englanniksi) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A : Journal. - Royal Society of London, 1904. - Voi. 202 , no. 346-358 . - s. 525-552 . doi :/ rsta.1904.0012 .

Poynting, JHSäteily aurinkokunnassa: sen vaikutus lämpötilaan ja paine pieniin kappaleisiin // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : Journal . - Royal Astronomical Society, 1903. - Marraskuu ( nide 64 , no. Liite ). - s. 1-5 . - . (Abstract of Philosophical Transactions -paperi)

Robertson, HPSäteilyn dynaamiset vaikutukset aurinkokunnassa (englanniksi) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : Journal. - Royal Astronomical Society, 1937. - Huhtikuu ( nide 97 ). - s. 423-438 . - .

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Hienoa norjalaista Iso venäläinen Britannica (verkossa)