Tlak elektromagnetskog zračenja

Izvor: Wikipedia
Sunčeva jedrilica je predlagan oblik pogona svemirskih letjelica, gdje bi tlak elektromagnetskog zračenja Sunca služio za pogon

Tlak elektromagnetskog zračenja je tlak koji pritišće bilo koju površinu, koja je izložena elektromagnetskom zračenju. Ako ga površina upije, onda je tlak jednak iznosu zračenja podijeljenim sa brzinom svjetlosti. Ako je zračenje potpuno odbijeno (reflektirano), onda je tlak elektromagnetskog zračenja dvostruk. Tako na primjer, Sunčevo zračenje ima snagu 1370 W/m2, pa je onda tlak elektromagnetskog zračenja 4,6 x 10-6 Pa (upijeno).

Otkriće[uredi - уреди]

Činjenicu da elektromagnetsko zračenje vrši tlak na izloženu površinu je teoretski zaključio James Clerk Maxwell 1871. Kasnije je to dokazao ruski fizičar Peter Lebedev 1900. i drugi znanstvenici.[1] Tlak je jako slab, ali se može otkriti sa osjetljivim i uravnoteženim vjetrokazom, koji se sastoji od reflektivnog metala u Nicholsovom radiometru.

Osnove teorije[uredi - уреди]

Kod toplinskog zračenja crnog tijela, kada je u ravnoteži sa ozračenom površinom, gustoća energije je prema Stefan-Boltzmannovom zakonu jednaka to 4σT4/c; gdje je 'σ - Stefan-Boltzmannova konstanta, c je brzina svjetlosti u vakuumu i T je apsolutna temperatura.

Tlak u međuplanetarnom prostoru[uredi - уреди]

Tlak elektromagnetskog zračenja je oko 4,6 x 10-6 Pa, na udaljenosti Zemlje od Sunca i smanjuje se kvadratom udaljenosti od Sunca. Iako je taj tlak vrlo malen u usporedbi sa kemijskim raketnim pogonima, on se ipak može primjeniti i nije potrebno gorivo. Ako bi se primjenio na putovanju od Zemlje do Plutona, trebalo bi samo 25 – 50 % više vremena od kemijskih svemirskih letjelica.

Tablica tlaka elektromagnetskog zračenja
AJ = Astronomska jedinica µPa (µN/m²) N/km² lbf/mi²
0,10 AJ = Blizu Sunca 915 915 526
0,46 AJ = Merkur 43,3 43,3 24,9
0.72 AJ = Venera 17,7 17,7 10,2
1,00 AJ = Zemlja 9,15 9,15 5,26
1,52 AJ = Mars 3,96 3,96 2,28
5,22 AJ = Jupiter 0,34 0,34 0,19

Tablica pokazuje da je sila ubrzanja dosta velika u blizini Sunca, a u blizini Jupitera vrlo slaba. Većina sondi koje su putovale u blizinu Sunca su bile gurane prema vani zbog tog tlaka. Osim toga, smatra se da je tlaka elektromagnetskog zračenja dosta utjecao na razvoj vanjskih prstenova na Saturnu.

Iznos tlaka elektromagnetskog zračenja[uredi - уреди]

Prosječni iznos elektromagnetskog zračenja \langle\mathbf{S}\rangle na neku površinu, podijeljen sa brzinom svjetla daje iznos tlaka elektromagnetskog zračenja:

    P_{rad}=\frac{\langle S\rangle}{c}

U unutrašnjosti zvijezda[uredi - уреди]

U jezgri zvijezda superdivova je temperature oko 1 GK, pa tlaka elektromagnetskog zračenja je prilično značajan za oblikovanje zvijezda.[2]

Sunčeva jedrilica[uredi - уреди]

Sunčeva jedrilica je predlagan oblik pogona svemirskih letjelica, gdje bi tlak elektromagnetskog zračenja Sunca, služio za pogon. Ideju je predlagao ruski znanstvenik Friedrich Zander 1924. Svemirska letjelica Cosmos 1 je trebala koristiti taj pogon. Japanska svemirska agencija JAXA je uspjela razviti Sunčevo jedro i koristila ga je na letjelici IKAROS.

Izvori[uredi - уреди]

  1. P. Lebedev, 1901, "Untersuchungen über die Druckkräfte des Lichtes", Annalen der Physik, 1901
  2. Dale A. Ostlie i Bradley W. Carroll, An Introduction to Modern Astrophysics (2. izd.), Pearson, San Francisco, 2007, str. 341.