Efecto Poynting-Robertson
El efecto Poynting-Robertson es un proceso físico que hace que las partículas de polvo del sistema solar caigan lentamente en espiral hacia el sol .
El efecto fue descrito por primera vez en 1903 por el famoso físico británico John Henry Poynting , quien lo explicó en términos de la teoría etérea del electromagnetismo . La explicación correcta del efecto en términos de relatividad general fue dada por Howard Percy Robertson en 1937 .
Descripción
Dejemos, por simplicidad, que una partícula de polvo se mueva en una órbita circular alrededor del Sol.
(a) En el marco de referencia asociado con un grano de polvo, como resultado de la aberración de la luz, la radiación solar está ligeramente inclinada contra el movimiento de la partícula. Si un grano de polvo es lo suficientemente pequeño, podemos suponer que su temperatura es constante en toda la superficie, por lo que la radiación térmica puede considerarse isotrópica. (b) En el marco de referencia asociado con el Sol, la radiación térmica de un grano de polvo es anisotrópica debido a la aberración y al efecto Doppler .Vale la pena señalar que, según el principio de equivalencia , la radiación térmica de una partícula en sí misma no puede cambiar su velocidad, el momento cambia en proporción a la masa , es decir, la energía de la partícula. Y cuando se absorbe la radiación solar, la energía (es decir, la masa) de la partícula aumenta con una componente tangencial constante del momento. Por lo tanto, la velocidad de la partícula disminuye.
Así, el grano de polvo pierde gradualmente el momento angular y cae gradualmente sobre el Sol. La fuerza de Poynting-Robertson es:
donde esta la potencia de radiacion es la velocidad de la partícula, es la velocidad de la luz .
Para una partícula esférica:
donde está el radio de la partícula, es la constante gravitacional , es la masa del sol , - la luminosidad del sol, es la distancia del Sol a la partícula.
Dado que la fuerza es proporcional al cuadrado del radio y la masa de la partícula es proporcional al cubo, la aceleración causada por el efecto Poynting-Robertson es mayor para las partículas más pequeñas. Dado que la fuerza gravitacional es proporcional a y la fuerza de Poynting-Robertson es proporcional a , más cerca del Sol el efecto es más fuerte. Debido a esto, la excentricidad de la órbita de la partícula inicialmente alargada disminuye.
Las partículas de polvo de unos pocos micrómetros de tamaño se acercan al Sol desde una distancia de 1 unidad astronómica en varios miles de años, después de lo cual se evaporan antes de llegar al Sol.
Al mismo tiempo, una ligera presión actúa sobre la partícula de polvo , que la repele del sol. Si la partícula es lo suficientemente pequeña (menos de aproximadamente 0,5 µm para las partículas de silicato), entonces predomina una ligera presión y la partícula es expulsada del sistema solar.
Enlaces
- Efecto Poynting-Robertson, TSB
- [bse.sci-lib.com/article090589.html El significado de la palabra "efecto Poynting-Robertson" en la Gran Enciclopedia Soviética]
- Enciclopedia Física
- Poynting, JH Radiación en el Sistema Solar: su efecto sobre la temperatura y su presión sobre los cuerpos pequeños (inglés) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie A: revista. - Sociedad Real de Londres, 1904. - Vol. 202 , núm. 346-358 . - Pág. 525-552 . doi :/ rsta.1904.0012 .
- Poynting, JHRadiación en el sistema solar: su efecto sobre la temperatura y su presión sobre cuerpos pequeños // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society : revista . - Royal Astronomical Society, 1903. - Noviembre ( vol. 64 , no. Apéndice ). - P. 1-5 . - . (Resumen del artículo Philosophical Transactions)
- Robertson, HPEfectos dinámicos de la radiación en el sistema solar (inglés) // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society : revista. - Royal Astronomical Society, 1937. - Abril ( vol. 97 ). - P. 423-438 . - .
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