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  • 1 # 火星一號

    乍一看,這個問題似乎沒有什麼意義。但仔細一想,這個問題其實具有現實世界的含義。事實上,天體物理學家也在思考類似的問題。

    首先,光照射在物體上會投下影子,影子本身並沒有重量。然而,當一個物體的影子投射到另一個物體上時,該物體的表觀重量會變輕一些,因為它受到的光壓減小了。雖然影子沒有重量,但它們可以減少其他物體的表觀重量。

    根據光子能量公式可知,光有能量,其大小取決於頻率或者波長。當光子打在物體上時,它們會對物體產生一個輕微的推力。事實上,來自太陽的光子撞擊地球表面,它們會推動地球遠離太陽,儘管這個幅度非常小。

    據估計,太Sunny對地球表面施加的推力約為7×10-11公斤/平方釐米。因此,白天一個放在Sunny下的物體所具有的表觀重量要大於夜晚。

    那麼,這種現象對現實世界意味著什麼呢?

    一旦我們離開地球大氣層進入太空中,光推動效應就會更加明顯,因為太空中的電磁輻射非常強烈。例如,NASA在規劃從地球到火星的探測器飛行軌道時,需要考慮到光壓,因為光壓會讓探測器的飛行路徑發生偏移。

    另外,天體物理學家還提出了太陽帆的設想。太陽帆的飛行動力不是來自於燃料,而是來自於太Sunny。太陽帆上安裝一塊巨大的薄膜光帆來反射太Sunny,透過太Sunny的輻射壓來推動前進。雖然太Sunny產生的推力很小,但經過長時間的加速度,太陽帆也能達到很快的速度。除了太Sunny之外,地球上的鐳射陣列也可以為光帆提供動力。

    理論上,經過一定時間的加速之後,質量極小的光帆可以被加速到到光速的10%至20%。有了這麼快的速度,光帆可以作為星際飛船,衝出太陽系,前往其他恆星系統。

  • 2 # 地理那些事

    影子有沒有重量?

    在回答這個問題之前,我們先來了解一下影子為何物,它是如何形成的。

    小的時候經常有些“踩影子”的遊戲,那時候知識有限,只知道影子會隨著物體的移動而移動,並且還會長高或縮短,一旦沒有光或者到了樹蔭底下就會消失,後來才漸漸明白影子其實是光在傳播的過程中由於受到物體的阻擋不能直接穿透而形成的陰影區域,它是一種光學現象。很顯然,影子的定義中不難看出,影子這種光學現象是不可能有重量的。

    在前面幾個關於光有沒有質量的問答中,我們講到了光雖然沒有靜止的質量,但卻有動質量,並且存在一定的光壓,這一點可以透過根據光的能量公式E=hf和愛因斯坦質能方程E=mc²二者的變形公式求出m=hf/c²,即單個光子的質量。而具有動質量的大量光子照射在物體上產生穩定的壓強即為光壓。

    由此可見,由於物體的阻擋,使得一部分光子被吸收或者反射,根據能量守恆定律可知影子所覆蓋的區域受到的光壓是極其的小,也就是說影子雖然沒有質量,但是它能降低物體所受到的光壓。

    光壓在我們的日常生活中雖然幾乎不會涉及到,但在航天和天文觀測中應用卻較為普遍,因為宇宙空間具有高真空、高輻射以及飛行器高動能等特點,任何一點點看似微乎其微的力可能都會改變航天器的運動軌。

    因此光壓的值雖然很小,但對於人造地球衛星而言,由於日積月累的太陽輻射壓力作用,會逐漸影響其執行軌道,因此在衛星的發射和監控中都需要注意。

    而關於光壓的利用目前科學界也有一些構想或實驗,比如製造太Sunny帆推進器、光壓風車等等。

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