Efekt Poyntinga-Robertsona

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, 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 z szczególnej teorii względności.

Mechanizm[edytuj | 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_{PR} = \frac{Wv}{c^2} = \frac{r^2 L_s}{4 c^2}\sqrt{\frac{G M_s}{R^5}}

gdzie:

Skutki[edytuj | 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.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Imke de Pater, Jack J. Lissauer: Planetary Sciences. Cambridge University Press, 2001, s. 35-37. ISBN 978-0-521-48219-6.