原行星盘中宏观多孔体受到的辐射力：实验室实验

在原行星盘的光学薄区域，光泳力不仅对尘埃颗粒显著，对宏观天体同样显著。目前尚不清楚这种力作用于假定高度多孔物体时的绝对强度。我们搭建了一套低压扭秤装置并研究了光泳力。我们考察了力对平板尺寸和环境压力的依赖性，并考虑了穿过平板的通道的影响。作为无通道全平板的样本，我们使用了厚度为 2mm、直径分别为 10mm、30mm 和 50mm 的圆形组织片。通道的影响则在面积为 35mm x 35mm、厚度为 1.5mm 的矩形电路板上进行了探测，通道数量分别为 169 和 352 个。在低压下，绝对光泳力与平板的横截面积成正比。在高压下，流经通道的气流增强了光泳力。辐射力的压力依赖性可以通过具有特征长度的粒子的光泳效应进行（形式上的）计算。我们推导出了两个特征长度尺度 $l$，其取决于平板半径 $r_1$、通道半径 $r_2$ 以及等于通道长度的平板厚度 $d$，关系式为 $l=r^{0.35} \times d^{0.65}$。最大力出现在压力 $p_{\max} = 15 \times l^{-1}$ Pa mm 处。总体而言，带通道平板上的光泳力可以很好地描述为两个分量的叠加：由平板整体尺寸和横截面引起的光泳力，以及由通道引起的光泳力，两者均具有其特征压力依赖性。我们将这些结果应用于原行星盘中大型固体的输运，发现孔隙率对光泳力的影响可以逆转大型固体（例如米级天体）的向内漂移，并在盘的光学薄区域内将其向外推。