Sluneční plachty a ohony komety: Jak sluneční světlo tlačí věci kolem

Během Věku plachet kroužily lodě po celém světě na objevných a obchodních cestách. Tato éra skončila v roce 1800, kdy parní stroje na uhlí začaly nahrazovat větrnou energii. Nyní možná vstupujeme do nového věku plachet – ale tentokrát ve vesmíru. Obrácení historie, motory a palivo by mohly být na některých kosmických lodích nahrazeny plachtami, které by tlačil ne vítr, ale sluneční světlo.

Myšlenka je stále ve vývoji, ale víme, že funguje. Jen před několika týdny NASA zvedla plachtu na novém testovacím plavidle, satelitu zvaném Advanced Composite Solar Sail System (ACS3). Má čtvercovou plachtu o šířce 9 metrů, která mu umožňuje upravit orbitální dráhu.

Abyste opravdu někam jeli, potřebovali byste mnohem větší plachtu a úsilí NASA postavit jeden o rozloze 1 650 metrů čtverečních bylo v roce 2022 vzhledem k rozpočtu opuštěno jako neproveditelné. Ale to je problém implementace, který jsem si jistý, že chytří lidé mohou vyřešit.

Aby bylo jasno, není to jako umístit na střechu fotovoltaické panely pro výrobu elektřiny. Mnoho kosmických lodí a planetárních roverů je již používá. To jsou vlastně lesklé, ultralehké plachty, které jsou tlačil slunečním zářením. No, můžete se zeptat: Jak to sakra může světlo přesunout fyzický předmět?

Ohony komety

Dobrá otázka! Koneckonců, když někdo říká, že byl „podlahován“ krásou východu slunce, nemyslíme si, že byl skutečně sražen. Ale světlo odrážející se od povrchu skutečně vyvíjí fyzickou sílu, i když může být malá.

Jedním z příkladů je ohon komety. Možná si myslíte, že je to jako kondenzační čára odhozená, když se kometa řítí vesmírem. Ne. Komety jsou v podstatě velké špinavé sněhové koule. Když se člověk přiblíží ke slunci, část ledu se změní na plyn a uvolní oblaka prachu. Sluneční světlo pak tento prach odtlačí v proudu, který se může táhnout miliony mil – bokem k dráze komety!

Když už o tom mluvíme, právě teď se blíží kometa, která může v říjnu předvést velkolepou show. Jmenuje se Tsuchinshan – ATLASa jeho ocas může být viditelný i pouhým okem.

Elektromagnetické vlny

Nyní se světlo šíří ve vlnách, které jsou jakýmsi „pohyblivým posunem“. Podívejte se na vlnu oceánu: Voda se pohybuje pouze nahoru a dolů, ale tento vertikální posun se pohybuje horizontálně po povrchu. Pokud se brodíte do vody, může vás to sakra srazit.

Ale světelné vlny se liší od vln oceánů nebo zvukových vln. Odeberte vodu v moři a nebudete mít žádné vlny, na kterých byste mohli surfovat. Totéž platí pro zvuk: Neexistuje žádná vlna, pokud neexistuje atmosféra, ve které by se mohl „vlnit“. Proto je prostor tak podivně tichý.

Světlo na druhé straně může cestovat prázdným prostorem. Je to proto, že v jistém smyslu je světelná vlna svým vlastním médiem. Důvodem je, že se vlastně skládá z dva vlny – existuje vlna elektrického pole a vlna magnetického pole. Proto mu říkáme elektromagnetické záření.