輻射壓
電磁輻射對物體表面施加的壓力
輻射壓(亦稱光壓)是電磁輻射對所有暴露在其下的物體表面所施加的壓力。在這種場合下最好把電磁輻射看成對物體進行推撞的光子流。太空中塵埃顆粒受到輻射壓可能超過引力,這就解釋了彗星的稀薄尾巴為何總是背離太陽——它是被輻射壓推出來的。
輻射壓(亦稱光壓)是電磁輻射對所有暴露在其下的物體表面所施加的壓力。在這種場合下最好把電磁輻射看成對物體進行推撞的光子流。太空中塵埃顆粒受到輻射壓可能超過引力,這就解釋了彗星的稀薄尾巴為何總是背離太陽——它是被輻射壓推出來的。
輻射壓
1871年,英國物理學家麥克斯韋從理論上推論出電磁輻射會對所有暴露在其下的物體表面施加壓力的事實,並且先後於1900年被蘇聯物理學家列別捷夫、1901年被尼古拉斯和赫爾經由實驗證實。這種壓力非常微弱,但能在保持精確平衡下反射電磁輻射的金屬翻版(尼古拉斯輻射計)查出[可經由精確的實驗查出輻射壓的蹤跡。
對於黑體輻射,被暴露的表面是平衡的,能量密度是符合斯忒藩-玻耳茲曼定律的,等於σT4/3c;此處σ是斯忒藩-玻耳茲曼常數,c 是光速,T是該處空間的絕對溫度。三分之一的能量等於 6.305×10−17T4 J/(m3K4),因此是與前述以壓力單位巴表示的是相等的。
例如,在水的沸點(373.15K),輻射壓只有3微巴(約為每平方英里兩磅的力)。如果輻射具有方向性(在行星際空間,來自太陽的能量流佔有壓倒性的份量),輻射壓可增強三倍,達到σT/c;如果物體是理想的反射體,壓力還可以倍增成為2σT/c。一個太陽帆位於輻射溫度相當於水的沸點之處,會承受到22微巴的輻射壓,或是接近13 lbf/sq mi。如此微弱的輻射壓,還是可以對微小的質點,像是氣體、離子和電子,產生明顯的作用,並且對來自太陽、彗星物質等等發射電子的理論是很重要的(參考亞爾科夫斯基效應、YORP效應)。
在恆星內部的溫度非常高,恆星模型預測太陽在核心的溫度約1,500萬K,超巨星核心的溫度更高達10億K。輻射壓與溫度的四次方成正比,因此在這樣的高溫下溫度是很重要的因素。在太陽,輻射壓力與氣體壓力比較仍是微不足道的;但在大質量的恆星,輻射壓是所有壓力中最主要的成分。
在聲學,輻射壓是當聲波穿過兩個媒介體之間的接觸位置時,以單一方向施加在該處的壓力。