輻射壓

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，人們一度認為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，但是後來證明是錯誤的，因為太陽光的輻射壓力太小了，真正的原因是太陽風。

基本介紹

• 中文名：輻射壓
• 外文名：radiation pressure
• 別稱：光壓
• 提出者：麥克斯韋（理論提出者）
• 提出時間：1871年
• 套用學科：物理
• 適用領域範圍：電磁學
• 適用領域範圍：電磁輻射
• 證明者：列別捷夫、尼古拉斯和赫爾

定義

如果被吸收，壓力是流量密度除以光速；如果完全被反射，輻射壓將會加倍。例如，太陽輻射的能量在地球的流量密度是1370 W/m²，所以吸收狀態下的輻射壓是 4.6μPa（參考氣候模型）。

輻射壓(radiation pressure)是指物體吸收輻射時，所感受到的力。太陽系中的小型浮游粒子，會被陽光的光壓吹走，例如彗星的彗尾在陽光光壓的吹襲下，指向遠離太陽的方向。

發現

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。

理論

或許由電磁學理論顯示，在量子論或熱力學都沒有對輻射本質做任何的假設，暴露在空間的物體表面，每單位體積所承受的壓力是在該空間內來自四面八方的總壓力的三分之一。

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。

在行星際空間

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，來自太陽的能量流占有壓倒性的份量），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/sqmi。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）。

在星際空間

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1500萬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。

套用

太陽帆

太陽帆是被提出作為太空船推進的一種方法，將使用太陽輻射壓力做為動力的來源，民間的太空船宇宙1號已經在嘗試使用這種形式的動力。

聲學的輻射壓

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。

射電類星體輻射壓的研究

射電類星體間的射電輻射存在巨大的差異，根據這一差異可將射電類星體分為射電噪類星體（RLQs）和射電寧靜類星體（RQQs）。一般使用射電噪度R來區分RQQs和RLQs，通常使用5GHz的光度與B波段的光度之比來計算射電噪度，即R=L_v(6cm)/L_v(B)，取R=10為RQQs和RLQs的分界線，R>10為RLQs，R<10為RQQs。另外一種分類的標準是依據射電光度L_6cm， 取L_6cm≈10²⁴W·Hz^-1·Sr^-1為RQQs和RLQs的分界線，射電光度大於10W·Hz^-1·Sr^-1是RLQs，反之是RQQs。Strittmatter等人發現電噪度R分布呈雙峰狀，Kellermann等人證實了這一結論，miller等人對光學選類星體樣本研究發現，大多數光學選類星體是RQQs，僅僅只有10%-20%的光學選類星體是 RLQs。一些人研究射電選類星體發現射電噪度R分布在一個很寬的範圍，其分布呈雙峰狀的結論受到質疑。大多數的研究發現RLQs的射電輻射是由噴流形成的，而RQQs的射電輻射是由吸積盤形成的，其內稟因素仍然不清楚。對於RLQs和RQQs，許多人研究了黑洞質量與射電噪度R或射電光度之間的關係， 一部分研究結果顯示它們之間有關係，而另外的一些研究結果卻顯示它們之間沒有關係。黑洞質量通常被作為研究RLQs和RQQs的重要參量，大多數研究發現射電輻射產生的相對論電子形成了噴流，用黑洞質量來了解噴流的起源和射電類星體的性質具有重要的意義。Marconi等人指出輻射壓對寬線氣體雲的運動有重要影響，在進行黑洞質量估算時應考慮輻射壓的影響。根據這些研究背景，計算了RLQs和RQQs考慮輻射壓的影響時的黑洞質量。套用一元線性回歸方法對黑洞質量、射電光學強度比、熱光度、 紅移、5GHz射電光度之間的相關性進行分析，並研究了考慮輻射壓的愛丁頓吸積、 H_β發射線寬度、黑洞質量等的分布，得到一些結果和結論。