¿El flujo de billones de fotones causa resistencia a la rotación / revolución de la Tierra?

Oh, calculemos eso. La intensidad solar en la superficie de la Tierra es [matemática] 1400 \ text {W / m} ^ 2 [/ matemática], que se traduce en fotones [matemáticos] 10 ^ {17} [/ matemáticos] por segundo por cada área cuadrada de un centímetro .

El área de superficie de la Tierra es [matemática] 5.1 \ veces 10 ^ {14} \ text {m} ^ 2 [/ matemática]; la mitad de ese número es aproximadamente [matemática] 2 \ veces 10 ^ {14} \ text {m} ^ 2 [/ matemática]. El número total de fotones que golpean la Tierra por segundo es aproximadamente [matemáticas] 10 ^ {21} \ veces 2 \ veces 10 ^ {14} = 2 \ veces 10 ^ {35} [/ matemáticas].

La fuerza ejercida por un fotón es:

[matemáticas] F = \ dfrac {hf} {c} = \ dfrac {6.6 \ veces 10 ^ {- 34} \ text {Js} \ times 126 \ text {Hz}} {3 \ times 10 ^ {8} \ texto {m / s}} \ aprox. 3 \ veces 10 ^ {- 40} \ text {N} \ tag {1} [/ math]

Entonces la fuerza ejercida por tantos fotones es:

[matemáticas] F _ {\ text {total}} = 3 \ times 10 ^ {- 40} \ times 2 \ times 10 ^ {35} \ text {N} = 5 \ times 10 ^ {- 5} \ text {N } \ tag {2} [/ math]

Que es 50 μN de fuerza.


Para responder a la pregunta, la presión de radiación de los fotones no causa ningún efecto significativo en la revolución de la Tierra porque la fuerza total ejercida por los fotones por segundo es extremadamente pequeña y no produce ningún efecto en un objeto tan masivo como la Tierra.

Sí, lo hace … y no. En general, los fotones de todas las longitudes de onda (es decir, no solo la luz visible que vemos) causan fricción a un objeto que se mueve a través de ellos. Sin embargo, este efecto es lo suficientemente pequeño como para no ser medible actualmente [1] y tomaría miles de millones de años para tener un efecto notable en los objetos macroscópicos. Los objetos metálicos (en sentido físico) experimentan más fricción que los no metálicos debido a su capacidad de absorber fotones en todas las frecuencias.

A medida que la Tierra orbita alrededor del Sol, encuentra fotones desde muchas direcciones, el flujo más significativo proviene del Sol, ya que está mucho más cerca de nosotros que cualquier otra fuente de radiación significativamente grande. La Tierra se mueve, sin embargo, en una dirección perpendicular al Sol. Por lo tanto, la presión de radiación de nuestra propia estrella en realidad funciona principalmente para alejarnos de ella a una órbita más alta. La lenta disminución de la velocidad orbital de la Tierra (por la parte microscópica que juegan los fotones en el gran esquema de todas las fuerzas que actúan en nuestro planeta) se debería a los fotones de otras fuentes. Esas fuentes incluyen el fondo cósmico de microondas, nuestro centro galáctico y prácticamente todas las estrellas y otros objetos masivos del universo.

[1] Puede medirse y verificarse en condiciones favorables, es decir, temperatura suficientemente alta y objeto suficientemente pequeño. No en las condiciones del espacio, sin embargo.

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