แสงส่งผลกระทบต่อจักรวาลอย่างไร

เมื่อแสงถูกปล่อยออกมาจากดาวดวงหนึ่งดาวดวงนั้นจะสูญเสียพลังงานซึ่งทำให้แรงโน้มถ่วงลดลง จากนั้นพลังงานนั้นก็เริ่มเดินทางเป็นเวลาหลายพันล้านปีจนกระทั่งมันไปถึงวัตถุอื่น

เมื่อแสงนั้นมาถึงพื้นผิวเช่นดาวฤกษ์อื่นหรือกาแล็กซี่มันจะให้พลังงานแก่ดาวปลายทางในรูปของความร้อน สิ่งนี้ทำให้ผู้รับเพิ่มพลังงานของมันในทางกลับกันจะเรียกคืนสมดุล นอกจากนี้ยังทำให้ตัวรับสัญญาณเปล่งแสงอีกครั้งในหนึ่งนาทีเกือบจะเหมือนเงาสะท้อน

มันจะเพิ่มแรงกดดันต่อพื้นผิวที่รับเมื่อมันไปถึงปลายทางไม่ว่าจะเป็นดาวหินหรือสิ่งอื่นใด

แต่ในขณะที่แสงนั้นเคลื่อนที่ผ่านอวกาศพลังงานของมันก็ไม่สามารถใช้งานได้ในส่วนอื่น ๆ ของจักรวาล โดยปกติฉันถามคำถามต่อไปนี้:

แสงจะทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงขณะเดินทางหรือไม่?

ดาวดวงเดียวทุกดวงเปล่งแสงในทุกทิศทางและในที่สุดก็จะไปถึงดาวดวงอื่นทุกดวงในจักรวาล ณ จุดใดจุดหนึ่งในเอกภพจะต้องมีแสงต่อเนื่องที่มาจากดาวทุกดวงในเอกภพที่มีเส้นทางตรงไปยังจุดนั้น เนื่องจากดาวทุกดวงบนท้องฟ้ากำลังส่งโฟตอนที่ไปถึงทุกตารางเซนติเมตรของพื้นผิวโลกปริมาณของความดันควรจะรวมกันเป็นค่อนข้างมาก

ปริมาณของความดันที่ไม่สามารถมองเห็นได้จริง ๆ หรือไม่เนื่องจากทุกอะตอมเดียวบนพื้นผิวใดก็ได้รับแสงจากแหล่งแสงทุกแหล่งบนท้องฟ้า?

จากการคำนวณพบได้ที่http://solar-center.stanford.edu/FAQ/Qshrink.htmlดวงอาทิตย์ในช่วงชีวิตจะปล่อย 0.034% ของมวลทั้งหมดเป็นพลังงาน สมมติว่าดวงอาทิตย์อยู่ในระดับเฉลี่ยและมีประมาณ 10 ^ 24 ดาวในจักรวาลและดาวเหล่านี้โดยเฉลี่ยอยู่ครึ่งทางตลอดอายุการใช้งานของพวกเขาควรมีพลังงานเท่ากับแรงโน้มถ่วงประมาณ 1.7 * 10 ^ 22 ดวงอาทิตย์กระจาย ทั่วทั้งจักรวาล

คำถามเก่า แต่ฉันจะพูดถึงสิ่งที่ไม่ได้นำเสนอโดยคำตอบก่อนหน้า

โฟตอน CMB โฟตอน (สำหรับการสั่งซื้อครั้งแรก)$\simeq$

อย่างที่คนอื่นพูดแล้ว: ใช่แสงมีพลังงานและด้วยเหตุนี้มันจึงแรงดึงดูด โฟตอนส่วนใหญ่ที่แทรกซึมอยู่ในเอกภพไม่ใช่ต้นกำเนิดของดาวฤกษ์ แต่ในความเป็นจริงแล้วพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลความหนาแน่นของพลังงานซึ่งคำสั่งหลายขนาดมีขนาดใหญ่กว่าโฟตอนอื่น ๆ ดังที่เห็นในกราฟจากคำตอบนี้ ความหนาแน่นของจำนวนโฟตอน CMB" ในแง่ของความหนาแน่นของจำนวนที่มี 4-500 โฟตอนต่อซม. 3$^3$

อวกาศมีขนาดใหญ่และ isotropic

เนื่องจากโฟตอนของ CMB มีการกระจายแบบไอโซโทรปิกดังนั้นความดันรังสีที่มีขนาดเล็กมากจึงมีค่าเท่ากันทุกทิศทางและจะถูกยกเลิก และแม้ว่าเราจะถูกโจมตีด้วยโฟตอนทั้ง CMB และโฟตอนดาวฤกษ์ แต่พื้นที่ก็ใหญ่มากจนน่าทึ่ง ( D. Adams, 1978 ) ว่าถ้าคุณพิจารณาโฟตอนแบบสุ่มในจักรวาลความน่าจะเป็นที่จะชนอะไรทั้งหมด ไม่มีความสำคัญ โฟตอนประมาณ 90% ของโฟตอน CMB เดินทางไปแล้ว 13.8 พันล้านปีโดยไม่กระทบอะไรเลย ส่วนที่เหลืออีก 10% โต้ตอบกับอิเล็กตรอนอิสระที่ถูกปล่อยออกมาหลังจาก reionization แต่ไม่ถูกดูดซับเพียงขั้วและโดยส่วนใหญ่ของการโต้ตอบเหล่านี้เกิดขึ้นไม่นานหลังจาก reionization โดยตอนนี้จักรวาลขยายตัวมากเกินไป

โฟตอนถูก redshifted

$\{\rho_\mathrm{bar},\rho_\mathrm{DM},\rho_\mathrm{DE},\rho_\mathrm{phot}\}/\rho_\mathrm{total} = \{0.05,0.27,0.68,10^{-4}\}$$1/a^3$$a$$a$$1/a^4$

ใช่แสงมีแรงดึงดูด ประจุความโน้มถ่วงคือพลังงาน แรงโน้มถ่วงเป็นแรงหมุน 2 ดังนั้นคุณจึงมีโมเมนตัมและความเครียดเช่นกัน แต่มันคล้ายกับกระแสไฟฟ้าทั่วไป

โดยทั่วไปสิ่งใดก็ตามที่ก่อให้เกิดเมตริกซ์พลังงาน - ความเครียดจะมีผลต่อความโน้มถ่วงและแสงก็ทำเช่นนั้นทั้งความหนาแน่นของพลังงานและแรงกดดันในทิศทางของการแพร่กระจาย

แต่ในขณะที่แสงนั้นเคลื่อนที่ผ่านอวกาศพลังงานของมันก็ไม่สามารถใช้งานได้ในส่วนอื่น ๆ ของจักรวาล

ไม่มาก มันยังคงแรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ตามยุคที่มีการแผ่รังสีนั้นมีมาก่อนประมาณ 50k ปีหลังจากบิกแบง แต่มันก็ผ่านมานาน ทุกวันนี้ผลของความโน้มถ่วงของรังสีนั้นน้อยมาก เราอยู่ในช่วงการเปลี่ยนภาพระหว่างยุคที่มีอิทธิพลต่อสสารและพลังงานมืด

เนื่องจากดาวทุกดวงบนท้องฟ้ากำลังส่งโฟตอนที่ไปถึงทุกตารางเซนติเมตรของพื้นผิวโลกปริมาณของความดันควรจะรวมกันเป็นค่อนข้างมาก

ความดันแสงบนพื้นผิวใด ๆ นั้นแปรผันตามความหนาแน่นของพลังงานแสงที่เกิดขึ้น ดังนั้นเราสามารถตรวจสอบเหตุผลของเส้นตรงนี้ได้โดยสังเกตว่าท้องฟ้ามืดในตอนกลางคืน

ทำไมกลางคืนในเวลากลางคืนจึงน่าจะสมควรได้รับคำถามของตัวเอง (เช่นความขัดแย้งของ Olbers ) แต่ก็ค่อนข้างชัดเจนว่าในความเป็นจริงแล้วมันค่อนข้างเล็ก เพื่อความเป็นธรรมเราควรตรวจสอบมากกว่าช่วงที่มองเห็น แต่ถึงอย่างนั้นท้องฟ้าก็ค่อนข้างมืด โดยเฉลี่ยแล้วความดันแสงมีขนาดเล็กมาก

เรามีสิทธิพิเศษที่จะอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ แต่แม้ในระหว่างวันความดันแสงอันเนื่องมาจากดวงอาทิตย์นั้นอยู่ในลำดับของ micropascals

... ควรมีพลังงานเท่ากับแรงโน้มถ่วงประมาณ 1.7 * 10 ^ 22 ดวงอาทิตย์ที่กระจายไปทั่วจักรวาล

และนี่เป็นจำนวนเล็กน้อย ดังที่คุณเพิ่งพูดไปนี่เป็นสิ่งที่เทียบเท่ากับประมาณ 0.034% ของมวลรวมของดวงดาวในเอกภพซึ่งเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเอกภพ เหตุใดคุณจึงประหลาดใจที่ผลกระทบนั้นเล็กน้อย มันน้อยกว่าความไม่แน่นอนในการวัดปริมาณของสสารในจักรวาลอย่างแท้จริงหลายพันเท่า

แสงที่ทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงในขณะที่เดินทางใช่ชัดเจนโดยequvalence มวลพลังงานที่มีชื่อเสียงของ Einstein (เปรียบเทียบการสนทนานี้ใน StackExchange )

แรงดึงของแรงโน้มถ่วงของแสงนั้นไม่สำคัญกับมวลอื่นในขนาดใหญ่ มีเพียงส่วนน้อยของมวลดาวฤกษ์ที่ถูกแปรสภาพเป็นแสงในช่วงชีวิตของมันและมีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสสารปกติเท่านั้นที่เคยเป็นดาวฤกษ์ เศษส่วนของสสารธรรมดา (อนุภาคโมเดลมาตรฐาน) ประกอบด้วยนิวตริโน (นิวตริโนและอิเล็กตรอนคือเลปตัน) สสารแบริออนประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่และฮีเลียม (นิวเคลียส) บางส่วนเกิดขึ้นไม่นานหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่

ส่วนเล็ก ๆ ของมวลดาวประกอบด้วยโฟตอนซึ่งเคลื่อนออกจากดาว เดินทางนี้อาจใช้เวลาหลายล้านปี

ผลกระทบของแสงต่อดาวเคราะห์น้อยไม่ได้มีเพียงเล็กน้อย แต่มันไม่ใช่แรงดึงดูด มันเป็นส่วนใหญ่ผลกระทบYORP ฝุ่นละอองยังได้รับผลกระทบจากแสง