т. XVII · МСК
Физика

Фотон света не имеет массы покоя, но обладает импульсом p=E/c, позволяя парусам космических кораблей двигаться.

Фотон света не имеет массы покоя, но обладает импульсом p=E/c, позволяя парусам космических кораблей
Хотя фотон — безмассовая частица, он переносит энергию и импульс согласно специальной теории относительности Эйнштейна (1905). Концепция светового давления имеет более глубокие корни: ещё в XVII веке Кеплер предположил, что кометы отклоняются солнечным ветром, а позднее учёные связали это с воздействием света. Максвелл в 1870-х годах теоретически доказал, что электромагнитная волна должна оказывать давление на поверхность, а Лебедев в 1900 году первым экспериментально подтвердил давление света в лаборатории, используя чувствительный крутильный маятник. Давление фотонов описывается соотношением p=E/c, где p — импульс, E — энергия фотона, c — скорость света. Хотя это давление крайне мало (примерно 3,3 микропаскаля на квадратный метр для солнечного света у Земли), оно достаточно для разгона тел в вакууме космоса, где отсутствуют силы трения и сопротивления среды. Этот принцип лежит в основе концепции солნечного паруса: алюминиевая или полимерная мембрана площадью в несколько квадратных метров может разгонять космический аппарат до скорости 100–200 км/с. Практическое применение началось с проекта «Breakthrough Starshot» (2016), который планирует использовать мощное лазерное излучение для ускорения миниатюрных зондов массой всего несколько граммов до 20% скорости света — около 60 тысяч километров в секунду. Такие зонды смогли бы достичь ближайшей звезды Проксима Центавра за 20 лет вместо тысячелетий при традиционных методах.

Часто спрашивают

Правда ли, что фотон света не имеет массы покоя, но обладает импульсом p=E/c, позволяя парусам космических кораблей двигаться?

Хотя фотон — безмассовая частица, он переносит энергию и импульс согласно специальной теории относительности Эйнштейна (1905). Концепция светового давления имеет более глубокие корни: ещё в XVII веке Кеплер предположил, что кометы отклоняются солнечным ветром, а позднее учёные связали это с воздействием света. Максвелл в 1870-х годах теоретически доказал, что электромагнитная волна должна оказывать давление на поверхность, а Лебедев в 1900 году первым экспериментально подтвердил давление света в лаборатории, используя чувствительный крутильный маятник. Давление фотонов описывается соотношением p=E/c, где p — импульс, E — энергия фотона, c — скорость света. Хотя это давление крайне мало (примерно 3,3 микропаскаля на квадратный метр для солнечного света у Земли), оно достаточно для разгона тел в вакууме космоса, где отсутствуют силы трения и сопротивления среды. Этот принцип лежит в основе концепции солნечного паруса: алюминиевая или полимерная мембрана площадью в несколько квадратных метров может разгонять космический аппарат до скорости 100–200 км/с. Практическое применение началось с проекта «Breakthrough Starshot» (2016), который планирует использовать мощное лазерное излучение для ускорения миниатюрных зондов массой всего несколько граммов до 20% скорости света — около 60 тысяч километров в секунду. Такие зонды смогли бы достичь ближайшей звезды Проксима Центавра за 20 лет вместо тысячелетий при традиционных методах.

К какой категории относится этот факт?

Этот факт относится к категории «Физика». В этом разделе собраны другие удивительные факты по той же теме.

🎮 Сыграть в «Факт или вымысел?»