Efekt Poyntinga-Robertsona

Efekt Poyntinga-Robertsona – zjawisko 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 ze szczególnej teorii względności.

Mechanizm

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:
:: $F\_\{PR\}\; =\; \backslash frac\{Wv\}\{c^2\}\; =\; \backslash frac\{r^2\; L\_s\}\{4\; c^2\}\backslash sqrt\backslash frac\{G\; M\_s\}\{R^5\},$
gdzie:
: $W$ – moc pochłanianego promieniowania,
: $v$ – prędkość ciała (ziarna pyłu),
: $c$ – prędkość światła w próżni,
: $r$ – promień ciała,
: $G$ – stała grawitacji,
: $M\_s$ – masa Słońca,
: $L\_s$ – jasność Słońca,
: $R$ – promień orbity ciała.

Skutki

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, a według badań naukowych z 2009 roku w większości z rozpadu komet krótkookresowych.

Przypisy

Bibliografia

*
Kategoria:Mechanika nieba
Kategoria:Szczególna teoria względności
Kategoria:Zjawiska fizyczne