都说有光压,为什么阳光晒在脸上除了有点热,别的啥感觉都没有?

光有光压吗?我们为何感觉不到?

也许是我们的脸不够大,所以感觉不到光压!而事实上也是如此,因为光压是光子冲击在物体表面所产生的,尽管在每一秒都有无数光子冲击,但因其产生的动力实在太小,所以我们难以感受到!

一、光为什么有光压?

尽管光子是没有静止质量,但光子具有能量,根据相对论质能公式,光子是具有动质量的,因此这个轰击在物体表面时相应会产生推力!假设单色光频率为υ,那么

单光子的动量:p'= hυ/c

如果垂直照射在物体表面的能量为E/平方米,那么光子数总量为:

N=E/(hυ)

该物体所受到动量则为:

N·p=E/c

如果该物体表面为全反射,那么动量则为:

p=2E/c

当然各位也可以想象出来,c是光速,无论多大的能量,在光速面前就是小儿科啦,况且太阳光的能量密度并不是那么高!

二、光压有多大?

尽管光压很小,但总有一个数值吧,这个值有多大呢?早在十九世纪中叶,麦克斯韦就计算出太阳照射在地面黑体上产生的光压为p=5×10^-6N/m^2

当然要注意下的是这个位置哦,地球在距离太阳约1.5亿千米的轨道上,太阳能的效率和距离是密切相关的,因此距离太阳越远则太阳光的能量密度越低,其产生的光压也越低!

因此无论从理论还是实际,光压都是存在的,而且可以被利用!因此光帆或者太阳帆都已经被提出而且也有在测试,因为全反射的光压×2,因此光帆表面呈高反射表面是肯定的!

三、地球受到的光压有多大?

可能很多朋友第一个就想到了地球的表面积/2再乘以单位面积的光压,其实错了,因为对于光压来说地球就是一个平面,无所谓球或者其他形状,只要截面积一样,那么总的压力是一致的!

S=πR^2=127476090945447.7平方米

p'=637380454.7N

看起来这是一个极其庞大的数字,但对于地球5.965×10^24KG的质量来说,简直就是一个微不足道到的动力,当然这个力仍然会改变地球的轨道,那这不如太阳每秒损失的质量导致地球轨道变化更大,后期太阳的红巨星时质量丢失地球会距离更远,而更遥远的白矮星时代则会达到极限,再往后,太阳与地球质量都不会再发生大的变化,公转轨道将会趋于平衡!

四,假如要感受到光压,我们的脸得多大?

假如你能敏锐的感受到千分之一牛顿的话,那么您的脸至少需要

S=1/p=200平方米

大约需要8M直径左右才能达到这个值,看来地球上没有任何一种动物的脸能达到这层次,所以各位想要感受光压就算了,还是设置实验验证下算了!