Эффе́кт По́йнтинга — Ро́бертсона — физический процесс, в результате которого в Солнечной системе пылевые частицы медленно падают по спирали в сторону Солнца .

Эффект был впервые описан в 1903 году известным британским физиком Джоном Генри Пойнтингом , который объяснил его в рамках эфирной теории электромагнетизма . Правильное объяснение эффекта с точки зрения общей теории относительности дал в 1937 году .

Описание

Пусть для простоты пылинка движется по круговой орбите вокруг Солнца.

(а) В системе отсчёта, связанной с пылинкой, в результате аберрации света солнечное излучение слегка наклонено против движения частицы. Если пылинка достаточно мала, можно считать, что её температура постоянна по всей поверхности, поэтому тепловое излучение можно считать изотропным.

(b) В системе отсчёта, связанной с Солнцем, тепловое излучение пылинки анизотропно из-за аберрации и эффекта Доплера .

Стоит заметить, что по принципу эквивалентности само по себе тепловое излучение частицы не может изменить её скорость, импульс изменяется пропорционально массе , то есть энергии частицы. А при поглощении солнечного излучения энергия (то есть масса) частицы увеличивается при неизменной тангенциальной составляющей импульса. Поэтому скорость частицы уменьшается.

Таким образом, пылинка постепенно теряет момент импульса и постепенно падает на Солнце. Сила Пойнтинга — Робертсона равна:

${\displaystyle F_{PR}={\frac {Wv}{c^{2}}},}$

где ${\displaystyle W}$ — мощность излучения,

${\displaystyle v}$ — скорость частицы,

${\displaystyle c}$ — скорость света .

Для сферической частицы:

${\displaystyle F_{PR}={\frac {r^{2}}{4c^{2}}}{\sqrt {\frac {GM_{s}L_{s}^{2}}{R^{5}}}},}$

где ${\displaystyle r}$ — радиус частицы,

${\displaystyle G}$ — гравитационная постоянная ,

${\displaystyle M_{s}}$ — масса Солнца ,

${\displaystyle L_{s}}$ — светимость Солнца,

${\displaystyle R}$ — расстояние от Солнца до частицы.

Поскольку сила пропорциональна квадрату радиуса, а масса частицы — кубу, ускорение, вызванное эффектом Пойнтинга — Робертсона, больше для более мелких частиц. Так как гравитационная сила пропорциональна ${\displaystyle R^{-2}}$ , а сила Пойнтинга — Робертсона пропорциональна ${\displaystyle R^{-2{,}5}}$ , ближе к Солнцу эффект сильнее. Из-за этого происходит уменьшение эксцентриситета исходно вытянутой орбиты частицы.

Пылевые частицы размером в несколько микрометров приближаются к Солнцу с расстояния 1 астрономическая единица за несколько тысяч лет, после чего испаряются, не долетев до Солнца.

Одновременно на пылинку действует световое давление , которое отталкивает её от Солнца. Если частица достаточно мала (меньше приблизительно 0,5 мкм для силикатных частиц), то световое давление преобладает, и частица выталкивается из солнечной системы.

Ссылки

• [bse.sci-lib.com/article090589.html Значение слова «Пойнтинга — Робертсона эффект» в Большой Советской Энциклопедии]
• (англ.) ( . (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A : journal. — Royal Society of London, 1904. — Vol. 202 , no. 346—358 . — P. 525—552 . — doi : .

• (англ.) ( . Radiation in the solar system: its Effect on Temperature and its Pressure on Small Bodies (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Royal Astronomical Society, 1903. — November ( vol. 64 , no. Appendix ). — P. 1—5 . — Bibcode : . (Abstract of Philosophical Transactions paper)

• (англ.) ( . Dynamical effects of radiation in the solar system (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Royal Astronomical Society, 1937. — April ( vol. 97 ). — P. 423—438 . — Bibcode : .