辐射压

✍ dations ◷ 2025-12-03 22:42:33 #天体力学,物理现象

辐射压(Radiation pressure)(亦称光压)是电磁辐射对所有暴露在其下的物体表面所施加的压力。如果被吸收,压力是流量密度除以光速;如果完全被反射,辐射压将会加倍。例如,太阳辐射的能量在地球的流量密度是1367 W/m2,所以吸收状态下的辐射压是 4.6 µPa(参考气候模型)。

1871年,英国物理学家麦克斯韦从理论上推论出电磁辐射会对所有暴露在其下的物体表面施加压力的事实,并且先后于1900年被俄罗斯物理学家彼得·列别捷夫、1901年被尼古拉斯和赫尔经由实验证实。这压力非常微弱,但能在保持精确平衡下反射电磁辐射的金属翻版(尼古拉斯辐射计),经由精确的实验查出他的踪迹。

或许由电磁学理论显示,在量子论或热力学都没有对辐射本质做任何的假设,暴露在空间的物体表面,每单位体积所承受的压力是在该空间内来自四面八方的总压力的三分之一。

对于黑体辐射,被暴露的表面是平衡的,能量密度是符合斯特藩-玻尔兹曼定律的,等于4/3;此处是斯特藩-玻尔兹曼常数, 是光速,是该处空间的绝对温度。三分之一的能量等于 6.305×10−174 J/(m3K4),因此是与前述以压力单位巴(Pa)表示的是相等的。

例如,在水的沸点(373.15K),辐射压只有3微巴(约为每平方英里两磅的力)。如果辐射具有方向性(在行星际空间,来自太阳的能量流占有压倒性的分量),辐射压可增强三倍,达到4/;如果物体是理想的反射体,压力还可以倍增成为24/。一个太阳帆位于辐射温度相当于水的沸点之处,会承受到22微巴的辐射压,或是接近13 lbf/sq mi。如此微弱的辐射压,还是可以对微小的质点,像是气体、离子和电子,产生明显的作用, 并且对来自太阳、彗星物质等等发射电子的理论是很重要的(参考亚尔科夫斯基效应、YORP效应)。

在恒星内部的温度非常高,恒星模型预测太阳在核心的温度约1,500万K,超巨星核心的温度更高达10亿K。辐射压与温度的四次方成正比,因此在这样的高温下温度是很重要的因素。在太阳,辐射压力与气体压力比较仍是微不足道的;但在大质量的恒星,辐射压是所有压力中最主要的成分。

太阳帆是被提出作为太空船推进的一种方法,将使用太阳辐射压力做为动力的来源,民间的太空船宇宙1号已经在尝试使用这种形式的动力。

在声学,辐射压是当声波穿过两个媒介体之间的接触位置时,以单一方向施加在该处的压力。

相关

  • 白色体白色体(Leucoplast),泛指一种存在植物细胞中,不含色素的色素体,功能为储存养分或执行生物合成作用,储存养分的白色体会依储存的养分类别而特化成淀粉体、油粒体及蛋白质体。广义的
  • 氯米帕明氯米帕明(Clomipramine),常见商品名Anafranil,为一种三环类抗抑郁药(TCA)。本品可用于治疗强迫症、恐慌症、重性抑郁障碍,以及慢性疼痛等等。65岁以上年长者用药会降低自杀风险。本
  • 沙状病毒沙状病毒科(Arenavirinae, ARV)是一种会造成严重的人畜共同传染病的病毒科类。其宿主,啮齿类动物,尤其是老鼠,和人之关系自古已来,均交往过于密切,造成本科病毒在人类和老鼠宿主
  • 南开学校大学部天津市南开中学,曾名私立敬业中学堂、南开私立第一中学堂、私立南开中学堂、天津市第十五中学等,是天津市教育委员会直属重点中学、国家级示范性高中,位于天津市南开区南开四马
  • 精装系统精装系统为中华民国海军接收美军亚伦桑纳级驱逐舰舰艇并于其基础上加装导弹系统之作战系统。1976年,于原美国海军Mk37 Fire Direction Radar System37系统,加装天使二型导弹,并
  • 瑷珲城瑷珲新城遗址位于中国黑龙江省黑河市爱辉区瑷珲镇,即清康熙二十三年(1684年)所建黑龙江城,亦称瑷珲新城。1683年至1684年,清政府在精奇里江与黑龙江交汇的瑷珲河畔,明朝忽里平寨旧
  • 庸鲽庸鲽(学名:)是一种比目鱼。又称大比目鱼、冰岛鳕鱼、扁鳕。它们是底栖鱼,生活在水深50-2000米的沙石或泥底。它们分布在由拉布拉多及格陵兰至冰岛的北大西洋、巴伦支海及南至比
  • 变速2:释放《变速2:释放》(英语:Shift 2: Unleashed,常被称作“极品飞车:变速2”)是由Slightly Mad Studios开发,艺电发行的赛车游戏。它是2009年赛车游戏《极品飞车:变速》的续作,相比前作,该作
  • 铃木俊一 (众议院议员)铃木俊一(1953年4月13日-),日本政治家,自由民主党党员,出身于东京都。现任东京奥林匹克运动会及东京残疾人奥林匹克运动会担当大臣。前环境大臣。共当选9届众议院议员,在自民党内属
  • 查尔斯·哈丁,第一代潘雪斯特的哈丁男爵查尔斯·哈丁,第一代潘雪斯特的哈丁男爵,KG,GCB,GCSI,GCMG,GCIE,GCVO,ISO,PC(英语:Charles Hardinge, 1st Baron Hardinge of Penshurst,1858年6月20日-1944年8月2日)是英国外交官、印度总