ТИСК СВІТЛА
Світло не тільки поглинається і відображається речовиною, але і створює тиск на поверхню тіла. Ще 1604 р німецький астроном І. Кеплер пояснював форму хвоста комети дією світлового тиску (рис. 1). Англійський фізик Дж. Максвелл 250 років по тому обчислив світлове тиск на тіла, використавши розроблену ним теорію електромагнітного поля. За розрахунками Максвелла виходило, що якщо за 1 з перпендикулярно одиничної майданчику з коефіцієнтом відображення R падає світлова енергія Е, то світло тисне, вираражающееся залежністю: де с - швидкість світла.
Цю формулу можна отримати також, розглядаючи світло як потік фотонів, що взаємодіють з поверхнею (рис. 2). Деякі вчені сумнівалися в теоретичних розрахунках Максвелла, а досвідченим шляхом перевірити отриманий ним результат довгий час не вдавалося. У середніх широтах в сонячний полудень на поверхні, що відбиває повністю світлові промені, створюється тиск, що дорівнює всього. Вперше світлове тиск в 1899 р виміряв російський фізик П. Н. Лебедєв. Він підвісив на тонкій нитці дві пари крилець: поверхню у одній з них була зачерненной, а в іншої - дзеркальної (рис. 3). Світло практично повністю відбивався від дзеркальної поверхні, і його тиск на дзеркальне крильце було вдвічі більшим, ніж на зачерненого. Створювався момент сил, що повертає пристрій. За куту повороту можна було судити про силу, яка діяла на крильця, а значить виміряти світлове тиск.
Досвід ускладнюють сторонні сили, що виникають при висвітленні пристрої, які за величиною перевершують в тисячі разів тиск світла, якщо не вжити особливих запобіжних заходів. Одна з таких сил пов'язана з радіометричним ефектом. Цей ефект виникає завдяки різниці температур освітленій і темної сторін-крильця. Нагріта світлом сторона відображає молекули залишкового газу з більшою швидкістю, ніж більш холодна, неосвітлена сторона. Тому молекули газу передають освітленій стороні більший імпульс і крильця прагнуть повернутися в тому ж напрямку, що і під дією світлового тиску, - виникає помилковий ефект. Радіометричне дію П. Н. Лебедєв звів до мінімуму, виготовивши крильця з тонкої, добре проводить тепло фольги і помістивши їх в вакуумі. В результаті зменшилися і різниця в імпульсах, що передається окремими молекулами чорної і блискучою поверхонь (завдяки меншій перепаду температур між ними), і загальне число молекул, що падають на поверхні (завдяки малому тиску газу).
Експериментальні дослідження Лебедєва підкріпили припущення Кеплера про природу кометних хвостів. Зі зменшенням радіусу частинки тяжіння її Сонцем зменшується пропорційно кубу, а світлове тиск - пропорційно квадрату радіусу. Частинки малого розміру будуть відчувати відштовхування від Сонця незалежно від відстані г від нього, так як щільність випромінювання і гравітаційні сили тяжіння зменшуються за однаковим законом. Світловий тиск обмежує граничний розмір зірок, що існують у Всесвіті. Зі збільшенням маси зірки росте тяжіння її шарів до центру. Тому внутрішні зіркові шари сильно стискаються, і їх температура зростає до мільйонів градусів. Природно, що при цьому значно збільшується спрямоване назовні світлове тиск внутрішніх шарів. У нормальних зірок виникає рівновага між гравітаційними силами, стабілізуючими зірку, і силами світлового тиску, що прагнуть її зруйнувати. Для зірок дуже великий маси такого рівноваги не наступає, вони нестійкі, і їх не повинно бути у Всесвіті. Астрономічні спостереження підтвердили: «найважчі» зірки мають якраз тієї граничної масою, яку ще допускає теорія, що враховує рівновагу гравітаційного і світлового тиску всередині зірок.