Ефект Пойнтінга — Робертсона

Ефект Пойтинга-Робертсона — процес втрати орбітального кутового моменту тілом (зазвичай маленькою частинкою) при русі по орбіті навколо іншого тіла, що є джерелом електромагнітного випромінювання. Джон Генрі Пойнтінг вперше описав цей ефект на основі ефірної теорії електромагнетизму в 1903 році. Говард Персі Робертсон дав строгу релятивістську теорію ефекту, виправивши помилки в роботі Пойнтинга.

Випромінювання Сонця теплове випромінювання пилинки (a) в системі відліку, повязаною з пилинкою; (b) в системі відліку Сонця.

На нерухому сферичну частинку радіуса на відстані від Сонця діє сила тиску світла, що направлена за радіус-вектором частинки:

де  — фактор ефективності для тиску випромінювання,  — спектральна інтенсивність випромінювання Сонця,  — радіус Сонця,  — довжина хвилі. Якщо частинка рухається з орбітальною швидкістю і трансверсальної швидкістю ( — кут повороту в площині орбіти), то сила через аберацію світла відхилиться від радіус-вектора і зміниться по величині (у власні системі відліку частинки). З точністю до членів першого порядку по відношенню швидкості частинки до швидкості світла радіальна і трансверсальна складові сили тиску випромінювання відповідно рівні:

і рівняння орбітального руху частинки набирають вигляду:


де гравітаційна стала і  — маса Сонця. Для випадку (абсолютно чорна частинка, що перевипромінює ізотропно) Робертсон отримав значення а.о. в рік, де  — густина частинки ( — в сантиметрах  — в г/см³). Таким чином, випромінювання впливає на орбітальний рух трояко:

  1. змінюється ефективна маса центру притягування, який при може перетворитись в центр відштовхування;
  2. виникає направленна проти радіального руху «сила тертя» , яка прагне перетворити орбіту в кругову
  3. і, як це випливає з другого рівняння руху, відбувається втрата моменту імпульсу, що перетворює орбіту в спіраль, що скручується (інколи саме цей ефект називають ефектом Пойтинга-Робертсона, у вузькому смислі). Частинка, що знаходиться на орбіті радіусу впаде на Сонце за час років.

Ефект Пойнтинга-Робертсона враховується в теорії еволюції метеоритної речовини в Сонячній системі, а також в космогонії планетних систем. Цей ефект також проявляється при русі пилевих частинок навколо планет.

Див. такожРедагувати

ДжерелаРедагувати

  • Физическая энциклопедия. Т.4. Гл.ред. А. М. Прохоров. М., Сов.энциклопедия., 1988.