Que es la presion de radiacion?

Este dato esta asociado a la capacidad de “empujar” que tiene la radiación electromagnética, en particular, la luz.

¿Quiere decir que cuando prendo una linterna da una “patada” hacia atrás?.

SI. Lo que sucede es que la energía asociada a la luz de la linterna es tan débil que no se siente, pero existe.


La primera deducción de la existencia de la presión de radiación, fue debida a James Clerk Maxwell en 1871, aunque hubo que esperar a 1900 para los primeros experimentos que demostraron su realidad.

Hoy en día se venden como curiosidad científica aparatos denominados radiómetros, que son una cápsula al vacío, con unas paletas que pueden girar en su interior como un motor, pintadas de un lado de las paletas de negro y de la otra con el metal pulido. Al exponerlas a la luz comienzan a girar, por la presión que le ejerce la luz.

Cuando las temperaturas asociadas a objeto emisor es baja, la presión es insignificante, pero cuando es alta, tiene un valor enorme.
Esto es debido a que la presión de radiación depende de la cuarta potencia de la temperatura. En ecuaciones:
P = σT E 4/3c

en la cual σ es la constante de Stefan-Boltzmann, c es la velocidad de la luz, y T es la temperatura en Kelvins.

Esto significa que si subo de 100 a 1000 grados, (la temperatura crece 10 veces) la presión de radiación aumenta 10 mil veces (10 elevado a la cuarta). Imagina cuando la temperatura sube de verdad….

En las estrellas

En el Sol la temperatura es lo suficientemente baja como para que la presión de radiación sea una parte insignificante de la presión del gas total que lo compone, aunque puede verse parte de este efecto en la formacion de la cola de los cometas. La cola tipo II, curva, esta formada por el polvillo del cometa empujado por la presión de radiación.

Cuando la estrella es muy caliente, la presión de radiación es tan alta que es una parte considerable de la presión total, haciendo que pierda grandes cantidades de masa de su superficie.

Imagen captada por le telescopio Espacial Hubble, de la perdida de material de la estrella hiper caliente WR 124. Es una Wolf  Rayet de 50 mil grados, que esta perdiendo grandes cantidades de materia al espacio, en gran parte por la presión de radiación. Son estrellas muy jóvenes, calientes e inestables. Se encuentra a 4000 parsecs de distancia.

De hecho, si la presión de radiación es muy alta, la estrella puede destruirse.

Efectos sobre cuerpos menores

Hay algunos efectos sobre el movimiento de los objetos menores (polvillo o asteroides pequeños) que es perfectamente medible y explicable en base a la presión de radiación.

Efecto Poynting- Robertson (P-R)

Este es el mas conocido de los dos. La interpretación mas simple es que al estar la partícula en movimiento, la luz del Sol no cae directamente sobre el, sino que lo hace un ángulo (aberración de la luz).

Este ángulo es mínimo, pero esta en contra del movimiento de la partícula, haciendo que esta se vaya frenando lentamente.

Si la partícula es muy pequeña, como el polvillo de los cometas, la presión de radiación es mayor que el efecto P-R, y la empuja hacia afuera ( este limite esta aproximadamente en 1 milésimo de milímetro).

Si la partícula es mayor, el efecto P-R es mas importante, haciendo que la partícula se frene y caiga lentamente en espiral hacia el Sol. Puede tardar de unos miles de años a varios millones, dependiendo de su tamaño.

Efecto Yarkovsky

Este efecto, depende de la rotación y calentamiento del objeto.

Cuando la radiación solar da contra su superficie, la calienta. La partícula esta en rotación, por lo que perderá radiación hacia al espacio cuando este en la parte de “su noche”.

Este efecto modifica la órbita de los asteroides a largo plazo, y puede alejarlos como acercarlos al Sol, dependiendo del sentido de su rotación.

Navegación espacial

Se ha propuesto un nuevo tipo de nave espacial, que es una vela color aluminio, que usa la presión de radiación como “viento”.

Ya se trato de poner en órbita a una de estas naves en el 2005, manejada por la Sociedad Planetaria, pero no pudo ser puesta en órbita por un fallo. Se llamaba Cosmos 1.

La nave Cosmos 1. Tal vez pronto tengamos la Cosmos 2.