Wenn Licht beispielsweise von einem Stern emittiert wird, verliert dieser Stern Energie – was dazu führt, dass er seine Schwerkraft verringert. Dann beginnt diese Energie eine Reise für möglicherweise Milliarden von Jahren, bis sie ein anderes Objekt erreicht.
Wenn dieses Licht eine Oberfläche wie einen anderen Stern oder eine andere Galaxie erreicht, gibt es diese Energie in Form von Wärme an den Zielstern ab. Dies bewirkt, dass der Empfänger seine Energie erhöht, wodurch wiederum eine Art Gleichgewicht wiederhergestellt wird. Es bewirkt auch, dass der Empfänger wieder eine winzige Menge mehr Licht aussendet, fast wie eine Reflexion.
Es übt auch Druck auf die Empfangsfläche aus, sobald es sein Ziel erreicht hat, sei es ein Stern, ein Felsen oder irgendetwas anderes.
Aber während dieses Licht durch den Weltraum reist, ist seine Energie für den Rest des Universums „nicht verfügbar“. Natürlich stelle ich folgende Frage:
Wird Licht auf seiner Reise Schwerkraft verursachen?
Jeder einzelne Stern sendet Licht in alle Richtungen aus und wird schließlich jeden anderen Stern im Universum erreichen. An jedem einzelnen Punkt im Universum muss es einen kontinuierlichen Lichtstrahl geben, der von jedem einzelnen anderen Stern im Universum kommt und einen direkten Weg zu diesem Punkt hat. Angesichts der Tatsache, dass alle Sterne am Himmel Photonen aussenden, die jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche erreichen, sollte der Druck ziemlich groß sein.
Ist der Druck wirklich vernachlässigbar, da jedes einzelne Atom auf jeder Oberfläche Licht von jeder einzelnen Lichtquelle am Himmel empfängt?
Basierend auf einer Berechnung unter http://solar-center.stanford.edu/FAQ/Qshrink.html wird die Sonne während ihres Lebens 0,034 % ihrer Gesamtmasse als Energie abgeben. Angenommen, die Sonne ist durchschnittlich und es gibt etwa 10 ^ 24 Sterne im Universum, und alle diese Sterne haben im Durchschnitt die Hälfte ihres Lebens hinter sich, dann sollte Energie in Höhe der Schwerkraft von etwa 1,7 * 10 ^ 22 Sonnen verteilt sein im ganzen Universum.
Ja, Licht gravitiert. Die Gravitationsladung ist Energie. Nun, die Schwerkraft ist eine Spin-2-Kraft, also haben Sie wirklich auch Schwung und Stress, aber sie sind analog zu einer Verallgemeinerung des elektrischen Stroms.
Im Allgemeinen hat alles, was zum Spannungs-Energie-Tensor beiträgt, eine gewisse Gravitationswirkung, und Licht tut dies, indem es sowohl eine Energiedichte hat als auch einen Druck in Ausbreitungsrichtung ausübt.
Aber während dieses Licht durch den Weltraum reist, ist seine Energie für den Rest des Universums „nicht verfügbar“.
Nicht ganz. Es zieht immer noch an. Allerdings war die strahlungsdominierte Ära vor etwa 50.000 Jahren nach dem Urknall, aber sie ist lange vorbei. Heute ist die Gravitationswirkung von Strahlung kosmologisch vernachlässigbar. Wir leben in einem Übergang zwischen von Materie dominierten und von dunkler Energie dominierten Epochen.
Angesichts der Tatsache, dass alle Sterne am Himmel Photonen aussenden, die jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche erreichen, sollte der Druck ziemlich groß sein.
Der Lichtdruck auf jeder Oberfläche ist proportional zur darauf einfallenden Lichtenergiedichte. Wir können diese Argumentation also direkt überprüfen, indem wir beobachten, dass der Himmel nachts dunkel ist.
Warum es nachts dunkel ist, ist wahrscheinlich eine eigene Frage wert (vgl. auch Olbers Paradox ), aber es ist ziemlich klar, dass es tatsächlich ziemlich klein ist. Um fair zu sein, sollten wir mehr als den sichtbaren Bereich überprüfen, aber trotzdem ist der Himmel ziemlich dunkel. Somit ist der Lichtdruck im Durchschnitt sehr klein.
Wir haben das Privileg, einem Stern nahe zu sein, aber selbst tagsüber liegt der Lichtdruck der Sonne in der Größenordnung von Mikropascal.
... sollte Energie in Höhe der Schwerkraft von etwa 1,7 * 10 ^ 22 Sonnen im ganzen Universum verteilt sein.
Und das ist eine winzige Menge. Wie Sie gerade gesagt haben, entspricht dies etwa 0,034 % der Gesamtmasse der Sterne im Universum, die wiederum nur einen Bruchteil der Materie im Universum ausmachen. Warum sind Sie also überrascht, dass seine Wirkung vernachlässigbar ist? Es ist buchstäblich tausendmal geringer als die Unsicherheit bei den Messungen der Materiemenge im Universum.
Alte Frage, aber ich werde etwas ansprechen, das in den vorherigen Antworten nicht angesprochen wurde.
Wie die anderen schon sagten: Ja, Licht hat Energie und daher gravitiert es. Der Großteil der Photonen, die das Universum durchdringen, ist jedoch nicht stellaren Ursprungs, sondern tatsächlich der kosmische Mikrowellenhintergrund, dessen Energiedichte um mehrere Größenordnungen größer ist als die anderer Photonen, wie in der Grafik dieser Antwort auf " Anzahldichte von CMB-Photonen" . In Bezug auf die Anzahldichte gibt es 4-500 Photonen pro cm .
Da CMB-Photonen isotrop verteilt sind, ist der noch so kleine Strahlungsdruck in alle Richtungen gleich und hebt sich somit auf. Und obwohl wir die ganze Zeit sowohl von CMB-Photonen als auch von stellaren Photonen bombardiert werden, ist der Weltraum so unglaublich groß ( D. Adams, 1978 ), dass, wenn Sie ein zufälliges Photon im Universum betrachten, die Wahrscheinlichkeit, dass es überhaupt irgendetwas trifft, sehr hoch ist Ist vernachlässigbar. Ungefähr 90 % der CMB-Photonen sind 13,8 Milliarden Jahre lang gereist, ohne irgendetwas zu treffen; die restlichen 10% interagierten mit den freien Elektronen, die nach der Reionisierung freigesetzt, aber nicht absorbiert, sondern nur polarisiert wurden, und bei weitem die meisten dieser Wechselwirkungen fanden kurz nach der Reionisierung statt; Inzwischen hat sich das Universum einfach zu sehr ausgedehnt.
Obwohl Photonen Energie enthalten und somit zur Gravitation beitragen, sind sie erstens homogen im Universum verteilt (und ziehen daher in alle Richtungen gleichmäßig an) und zweitens ist ihre Energiedichte im Vergleich zu Baryonen ("normale Materie") vernachlässigbar wie Gas, Sterne und Planeten), dunkle Materie und dunkle Energie. Tatsächlich sind ihre relativen Dichten . Aber das war nicht immer so. Wenn sich das Universum ausdehnt und neuer Raum geschaffen wird, nimmt die Dichte der Materie ab , wo ist der Skalierungsfaktor ("Größe") des Universums. Dasselbe gilt für Photonen, da sie aber zusätzlich proportional zu rotverschoben sind , ihre Energiedichte nimmt mit ab . Das bedeutet, dass der relative Beitrag von Photonen zum Energiehaushalt zunimmt, wenn Sie in der Zeit zurückgehen, und tatsächlich wurde seine Dynamik bis zum Alter von 47.000 Jahren von Strahlung dominiert.
Licht verursacht auf Reisen Gravitation, ein klares Ja nach Einsteins berühmter Masse-Energie-Äquivalenz . (Vergleiche diese Diskussion auf StackExchange .)
Die Anziehungskraft des Lichts ist für andere Massen im großen Maßstab vernachlässigbar. Nur ein kleiner Bruchteil der Masse eines Sterns wird im Laufe seines Lebens in Licht umgewandelt, und nur ein kleiner Teil der gewöhnlichen Materie war jemals ein Stern. Ein Bruchteil der gewöhnlichen Materie (Standardmodellteilchen) besteht aus Neutrinos (Neutrinos und Elektronen sind Leptonen). Die baryonische Materie besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und etwas Helium (Kerne), die kurz nach dem Urknall entstanden sind.
Ein kleiner Bruchteil der Masse eines Sterns besteht aus Photonen, die den Stern verlassen. Diese Reise kann Millionen von Jahren dauern .
Die Wirkung von Licht auf Asteroiden ist nicht zu vernachlässigen, aber es ist nicht die Anziehungskraft. Es ist hauptsächlich der YORP - Effekt. Staub wird auch durch Licht beeinflusst.
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