Для межпланетных полетов в космосе предлагают использовать «солнечный парус» — большое зеркало, расположенное перпендикулярно солнечным лучам. При их отражении от этого зеркала возникает сила в направлении падающих лучей, которая может ускорять космический корабль. Оцените эту силу F при следующих предположениях: площадь полностью отражающего свет зеркала равна S = 1000 м2, а солнечная постоянная в месте нахождения корабля с зеркалом C = 1,5 кВт/м2. Солнечная постоянная — это энергия фотонов, падающих в единицу времени на единицу площади поверхности, перпендикулярной лучам света от Солнца.
1. Согласно определению солнечной постоянной, где n — концентрация фотонов, c — скорость света в вакууме, а E — энергия одного фотона.
2. Поскольку связь энергии E и импульса p фотона имеет вид то
откуда плотность потока импульса фотонов (то есть импульс, приносимый фотонами за единицу времени к единице площади) равна
3. Согласно второму закону Ньютона, сила равна скорости изменения импульса всех фотонов, падающих за единицу времени на площадь S, то есть npc · S.
4. Поскольку зеркало полностью отражает свет, то импульс каждого фотона изменяется на 2p, и
Ответ:

