Числовые данные для расчета: плотность потока протонов солнечного ветра 3,8*10⁸ штук на см² в секунду, их средняя скорость - 468 км/с, солнечная постоянная вне атмосферы - 1360 Вт/м².
что-то задачу до сих пор никто решать не захотел...
плотность потока протонов солнечного ветра 3,8*10⁸ штук на см² в секунду = 3,8*10¹² штук на м² в секунду, их средняя скорость V = 468 км/с = 468000 м/с, масса протона m = 1,6⋅10⁻²⁷ кг
скорость света - 300 000 км/с, т.е скорость протонов очень далека от скорости света - значит вполне можно использовать механику Ньютона
кинетическая энергия одного протона будет равна:
mV²/2 = 1,6⋅10⁻²⁷ * 468000²/2 = 1,75*10⁻¹⁶ Дж
значит, суммарная мощность протонов, проходящих через 1 м² в секунду будет равна:
1,75*10⁻¹⁶ Дж * 3,8*10¹² /с = 6,65 * 10⁻⁴ Вт
при этом солнечная постоянная вне атмосферы - 1360 Вт/м²
Ответ: солнечный свет сильнее толкает космический парус, чем солнечный ветер - примерно в 2 миллиона раз сильнее
Я смотрю желающих посчитать немного. Не хотелось отнимать у них хлеб, но поскольку вопрос висит уже 2 недели, попробую посчитать.
Расчёт давления солнечного ветра, т.е. потока частиц вещества, приведён в моём ответе С какой силой солнечный ветер давит на Землю? и составляет 3*10^-9 Па, 3 нанопаскаля.
Давление солнечного света можно рассчитать по формуле P = I/c*(1-k+p), где I - интенсивность падающего излучения (мощность на единицу площади), с - скорость света, k - коэффициент пропускания, p - коэффициент отражения. Допустим парус полностью зеркальный. В этом случае k = 0, p = 1.
P = 1360/(3*10^8)*2 = 9*10^-6 Па = 9 микропаскалей, т.е. в огромное количество раз больше,чем давление солнечного ветра.
Считаем отношение (9*10^-6)/(3*10^-9) = 3000 раз.
Мой ответ - Солнечный свет толкает парус в 3000 раз сильнее, чем солнечный ветер.
Космический парус может быть подвержен воздействию как солнечного света, так и солнечного ветра, но оба этих воздействия действуют по-разному.
Солнечный свет: Солнечное излучение создает давление света (радиационное давление) на парус. Это давление зависит от интенсивности света и площади паруса. Солнечный свет может обеспечивать стабильное и постоянное ускорение, которое нарастает с увеличением расстояния от Солнца.
Солнечный ветер: Солнечный ветер состоит из заряженных частиц (в основном электронов и протонов), вылетающих из Солнца. Давление солнечного ветра также может воздействовать на парус, но его влияние зависит от скорости и плотности солнечного ветра в конкретный момент времени.
В общем, солнечный свет обычно обеспечивает более стабильное и предсказуемое давление, тогда как солнечный ветер может дать более сильные, но менее предсказуемые импульсы. На практике, для космических парусов солнечный свет, вероятно, будет основным источником их ускорения, особенно на больших расстояниях от Солнца, где солнечный ветер становится менее интенсивным.
Космический парус может быть толкаем как солнечным светом, так и солнечным ветром, но эти два эффекта действуют по-разному.
Солнечный свет: Это явление основано на давлении света, возникающем из-за фотонов (частиц света), которые отталкиваются от поверхности паруса. Когда фотон отражается от паруса, он передает часть своей энергии и импульса, создавая силу, которая может двигать парус. Это давление света достаточно малое, но оно может быть эффективным при использовании больших и легких парусов, поскольку оно не требует расхода топлива.
Солнечный ветер: Это поток заряженных частиц (в основном электронов и протонов), идущий от Солнца. Солнечный ветер также оказывает давление на космический парус, но это давление больше, чем давление света, так как частицы солнечного ветра обладают массой и могут передавать больше импульса при столкновениях с парусом.
В общем, солнечный ветер сильнее толкает космический парус, чем солнечный свет. На практике, для оптимизации использования космических парусов многие миссии учитывают оба этих фактора.