Pression de rayonnement

La pression de rayonnement ou pression radiative est la pression mécanique exercée sur une surface quelconque par l'échange de quantité de mouvement entre l'objet et le champ électromagnétique. Cela comprend l'impulsion de la lumière ou du rayonnement électromagnétique de toute longueur d'onde qui est absorbée, réfléchie ou émise d'une autre manière (par exemple, le rayonnement du corps noir) par la matière à toute échelle (des objets macroscopiques aux particules de poussière en passant par les molécules de gaz)^[1],[2],[3].

Cette pression est l'analogue pour le rayonnement de la pression gazeuse et, comme elle, associée au transfert de quantité de mouvement volumique dans une direction de propagation donnée, plus précisément au flux de cette quantité. Son unité est le pascal (Pa).

Il s'agit donc d'une quantité thermodynamique, même si elle est intimement liée à la description donnée par l'électromagnétisme. C'est à cause de ce lien que l'on parle par extension de pression exercée sur une particule de faible dimension (du même ordre de grandeur que la longueur d'onde), phénomène accessible seulement à l'électromagnétisme.

Cette notion est utilisée dans de nombreux domaines liés à la physique des plasmas, l'astrophysique et la physique stellaire^[4]. L'aspect électromagnétique est présent dans la manipulation de particules.

Les forces générées par la pression de rayonnement sont généralement trop faibles pour être remarquées dans les circonstances quotidiennes ; cependant, elles sont importantes dans certains processus physiques. C'est le cas notamment des objets situés dans l'espace où, outre la gravité, c'est généralement la principale force agissant sur les objets et où l'effet net d'une force minuscule peut avoir un effet cumulatif important sur de longues périodes. Par exemple, si les effets de la pression de radiation du soleil sur le vaisseau spatial du programme Viking avaient été ignorés, le vaisseau spatial aurait manqué l'orbite de Mars d'environ 15 000 km^[5]. La pression de radiation de la lumière des étoiles est également cruciale dans un certain nombre de processus astrophysiques. L'importance de la pression de rayonnement augmente rapidement à des températures extrêmement élevées, et peut parfois éclipser l'habituelle pression de gaz, par exemple dans les intérieurs stellaires et armes thermonucléaires.