40  À Í T 2 0 0 2 / ¹ 4 Ô È Ç È × Å ÑÊ Ê ÈÉ ÔÀÊÓËÜÒÀÒÈ Ïîä äàâëåíèåì ëóííîãî ñâåòà À.ÑÒÀÑÅÍÊÎ Íî åñëè ñâåò ïðîèçâîäèò äàâëåíèå, òî â òåìíóþ íî÷ü ëåòàòü áåçîïàñíåå, ÷åì ïðè ïîëíîé Ëóíå? Èç ðàññóæäåíèé îäíîé äåâî÷êè Ê = Í = Ïà ), à â ñëó÷àå çåðêàëüíîãî îòðàæåíèÿ ì2 px = 2 q . c Èçâåñòíî, ÷òî íà ðàññòîÿíèè rC îò Ñîëíöà âåëè÷èíà ïëîòíîñòè ïîòîêà ýíåðãèè (òàê íàçûâàåìàÿ ñîëíå÷íàÿ ïîñòîÿííàÿ) ðàâíà q = 1400 Âò ì 2 .  ÷àñòíîñòè, ýòî çíà÷èò, ÷òî, ñôîêóñèðîâàâ òàêîé ïîòîê ýíåðãèè ïðè îòðàæåíèè îò çåðêà2 ëà ïëîùàäüþ 1 ì íà ñêîâîðîäå, ìîæíî óñïåøíî ïðèãîòîâèòü ÿè÷íèöó èëè çàæàðèòü êóðèöó. Íî íàì íóæåí ïîòîê èìïóëüñà, ò.å. ñèëà íà åäèíèöó ïëîùàäè (à ýòî âåäü åñòü äàâëåíèå!): px = ÒÎ ÆÅ ÒÅÏÅÐÜ ÍÅ ÇÍÀÅÒ, ×ÒÎ ÑÂÅÒ ÎÊÀÇÛÂÀÅÒ ÄÀÂ- ëåíèå íà îñâåùåííûå òåëà. Ñ ýòèì ÿâëåíèåì ñâÿçàíû èìåíà çàìå÷àòåëüíûõ ó÷åíûõ Ìàêñâåëëà, Ëåáåäåâà, Êîìïòîíà. Íî åñëè âû ñòàíåòå ñïðàøèâàòü ó ïðîõîæèõ, ïî÷åìó ñâåò îêàçûâàåò äàâëåíèå íà ïîâåðõíîñòü, òî îòâåòû ìîãóò áûòü ðàçíûìè. Øêîëüíûé Õîðîøèñò, íàïðèìåð, ñêàæåò, ÷òî ñâåò ñîñòîèò èç ÷àñòèö ôîòîíîâ, ýòàêèõ ìàëåíüêèõ, î÷åíü ëåãêèõ øàðèêîâ ìàññîé m, äâèæóùèõñÿ ñî ñêîðîñòüþ ñ, è ïðè àáñîëþòíî óïðóãîì óäàðå î (çåðêàëüíóþ) ïîâåðõíîñòü êàæäûé èç íèõ ïåðåäàñò èìïóëüñ mc - -mc = 2mc . À åñëè âàì ïîâåçåò è âñòðåòèòñÿ øêîëüíûé Îòëè÷íèê, òî îí ñêàæåò, ÷òî ñâåò ýòî âåäü, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ýëåêòðîìàãíèòíàÿ âîëíà, r à îíà ïîïåðå÷íà â òîì rñìûñëå, ÷òî âåêòîðû åår èìïóëüñà p , ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ E è ìàãíèòíîãî ïîëÿ B ïåðïåíäèêóëÿðíû äðóã äðóãó è ñîñòàâëÿþò ïðàâóþ òðîéêó, êàê îñè äåêàðòîâîé ñèñòåìû êîîðäèíàò õ, ó, z, òàê ÷òî èì ìîæíî ïðèïèñàòü r ñîîòâåòñòâóþùèå y r r èíäåêñû: px , Ey , Bz (ðèñ. Iy~ vy 1). À ðàç òàê, òî, ïàäàÿ íà ïðîâîäíèê, ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âûçîâåò â íåì òîê Iy , à Ey îí (áóäó÷è, ïî îïðåäåëåíèþ, ïîòîêîì ïîëîæèòåëüíûõ çàFN ðÿäîâ, äâèæóùèõñÿ ñî ñêîðî+ x ñòüþ v ) èñïûòàåò â ìàãíèòBz px y íîì ïîëå òîé r æå âîëíû ñèëó Ëîðåíöà F x , íàïðàâëåííóþ z âäîëü îñè õ, ò.å. â íàïðàâëåÐèñ. 1 íèè äâèæåíèÿ ñàìîé âîëíû. Îòëè÷íèê, âîçìîæíî, äîáàâèò åùå, ÷òî, åñëè óæ ãîâîðèòü îá èìïóëüñå è ìàññå ôîòîíà, òî îíè ðàâíû hn c è hn c2 ñîîòâåòñòâåííî. Åñëè æå âàì ïîâåçåò åùå áîëüøå è âñòðåòèòñÿ Ñòóäåíò Ìîñêîâñêîãî ôèçèêî-òåõíè÷åñêîãî èíñòèòóòà (ÌÔÒÈ) èëè Ìîñêîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà (ÌÃÓ), òî r r îí ðàññêàæåò íå÷òî î âåêòîðíîì ïðîèçâåäåíèè E íà B , î ïëîòíîñòè ïîòîêà ýíåðãèè Óìîâà Ïîéíòèíãà, î ... Íî íàì áóäåò äîñòàòî÷íî øêîëüíîãî Îòëè÷íèêà. Òåïåðü, îáëàäàÿ òàêîé áîãàòîé èíôîðìàöèåé, ìîæíî ñäåëàòü è ÷èñëåííûå îöåíêè. Ïóñòü ïëîòíîñòü ïîòîêà ýíåðãèè âîëíû, à ýòî è åñòü âåêòîð Óìîâà Ïîéíòèíãà, ðàâíà q (åñëè âû íå çíàåòå èëè çàáûëè, ÷òî òàêîå ïëîòíîñòü ïîòîêà ýíåðãèè, äîñòàòî÷íî ïîñìîòðåòü íà åå ðàçìåðíîñòü: Äæ ì 2 × ñ ). Ïîñêîëüêó èìïóëüñ êàæäîãî ôîòîíà ðàâåí hn ñ , òî ïëîòíîñòü ïîòîêà èìïóëüñà âîëíû, ò.å. âñåõ ôîòî- Í × ì ì2 × ñ = ìñ íîâ, ðàâíà q c (ðàçìåðíîñòü ýòîé âåëè÷èíû: 2q 2 × 1400 Âò ì 2 H F : 10-5 2 = x . = c S 3 × 10 8 ì ñ ì ×òîáû ïîëó÷èòü, íàïðèìåð, ñèëó 10 Í, íóæíà ïëîùàäü S = 106 ì 2 = 1 êì2 . ßñíî, ÷òî òàêàÿ ñèëà íå ñâàëèò ñ íîã, íî âîçìîæíîñòè êîñìè÷åñêîãî ïîëåòà ïðè ïîìîùè ñîëíå÷íîãî ïàðóñà óæå ñåðüåçíî èññëåäîâàëèñü ó÷åíûìè. À íà òÿæåëûé àâèàëàéíåð ñ íåñóùåé ïëîùàäüþ s = 500 ì2 äåéñòâóåò ñèëà äàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ FÑ = 0,005 H . Íî ÷òî æå Ëóíà? Ìîæíî îöåíèòü ñâåðõó è ñèëó äàâëåíèÿ ëóííîãî ñâåòà. Åñëè ðàäèóñ Ëóíû ðàâåí RË , òî åå äèñê ïåðåõâàòûâàåò äîëþ ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ, ðàâíóþ qπRË2 4 πrC2 (ðèñ.2). Êîíå÷íî, ÷àñòü ýòîé ýíåðãèè ïîãëî- Çåìëÿ Äåíü Íî÷ü q ~RÇ s ∆Ω s RÇ α rË Ëóíà RË 2 rC qπRË Ðèñ. 2 ùàåòñÿ, íî, åñëè ìû æåëàåì ïîëó÷èòü îöåíêó ñâåðõó (âûøå êîòîðîé óæå áûòü íå ìîæåò), ïðåäïîëîæèì, ÷òî âñÿ ýòà ýíåðãèÿ îòðàæàåòñÿ. Íî êàê? ßñíî, ÷òî íå çåðêàëüíî, èíà÷å Ëóíà âûãëÿäåëà áû, êàê áëåñòÿùèé åëî÷íûé øàðèê ñ õàðàêòåðíûì áëèêîì. À âåäü îíà ïðåäñòàâëÿåòñÿ íàì ïëîñêèì äèñêîì ýòî ñëó÷àé òàê íàçûâàåìîãî äèôôóçíîãî îòðàæåíèÿ. Ïðè ýòîì ìîùíîñòü, θ = π/2 N óõîäÿùàÿ ñ ýëåìåíòàðíîé êîëüöåâîé ïîëîñêè À ïëîùàäüþ dsθ = 2πRË sin θ × RËdθ A dΩ dθ (ðèñ. 3) â òåëåñíûé óãîë dΩ ïîä óãëîì q ê íîðìàëè, ðàâíà θ θ=0 dW = Bdsθ cos θ × dΩ . Ýòî òàê íàçûâàåìûé çàêîí Ëàìáåðòà, â êîòîðîì êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè  íàçûâàåòñÿ ÿðêîñòüþ (Brightness) è, êàê ëåãêî B Ðèñ. 3