[問題] 彗星塵埃尾彎曲的原因

[perigee (何如當初不相識)]

【出處】非習題


【題目】彗星的塵埃尾為何會彎曲?


【瓶頸】參考此圖 https://tinyurl.com/y72m4erv
        塵埃尾的尾部會彎向太陽，而不是像離子尾那樣筆直，原因為何?


google後有的網頁說是慣性，有的說是克卜勒第三定律，
還有說是因為太陽重力會把塵埃粒子稍微往太陽吸。
我知道原因不只一個，不過各自的詳細機制是什麼？


如果說是克卜勒第三定律，我的理解是因為較外側的塵埃，其軌道速度會較慢，
所以整體看起來就被拖在後面。但這樣對嗎?

如果說是慣性我就不太懂了，圓周運動物體的慣性不是沿切線方向飛出去嗎?
這如何造成整體塵埃尾的彎曲?

如果說是太陽重力把末端的粒子往內吸造成彎曲，這我就更不懂
重力應該對質量愈大的物體影響愈大，但靠末端的粒子明明較輕呀?


我有查到這篇文章：https://pansci.asia/archives/108168
其中這段有提到光壓：
「富含塵埃的彗星產生各種不同大小的塵埃，塵埃受太陽重力與太陽光壓影響，
由於萬有引力正比於質量（～體積，塵埃半徑的三次方），
輻射光壓正比於截面積（塵埃半徑的平方），
因此越大的塵埃其向內的萬有引力大幅抵銷了向外的輻射光壓，
越小的塵埃所受萬有引力較小，所以受到向外的淨力反而較大，被推向較外圍」

但我的理解是，這段指的是「塵埃尾形成的原因」，
彗星在外太陽系時沒有彗髮也沒有彗尾，飛進來受到太陽影響才吹出彗尾。
所以這段在講吹出彗尾時，光壓和重力的綜合效果使大顆粒子留在較內側，
小顆粒子被推向外側，結果變成一條尾巴。但這不是我要問的。


我要問的是，塵埃尾為何不像離子尾那樣筆直，而是會稍微彎曲?

本來以為這問題應該有很確定的答案，結果中英文維基都沒提到，
查英文網頁也都語焉不詳，還是我關鍵字都下錯了?.....
懇請強者救援！



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※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1536424701.A.8DF.html
→ wohtp: 你說的理由全部都是同一個機制啊
→ wohtp: 塵埃比較大所以飛出去的初速比較慢，軌道轉彎比較明顯
→ wohtp: 離子初速很快所以軌跡看起來很不彎
→ wohtp: 因為有太陽的引力所以會彎，有多彎可以用克卜勒算，所以講
→ wohtp: 的都是同一件事
推 YJM1106: 要是彗星跟太陽風一樣快，大概也是一條直線
推 kenny5280: 重力特別的地方就是對任何質量都會提供同樣的加速度，
→ kenny5280: 用廣相的講法就是相同的測地線，所以你的理解有誤。
→ perigee: 所以克卜勒、慣性、光壓都對囉?
→ perigee: 沒有學過廣相，請問是哪裡理解有誤呢?
→ wohtp: 何必扯到廣相，牛頓重力也跟質量成正比啊...
→ wohtp: 受光壓大小大致上跟截面積有關，雖然到離子這個尺度其實就
→ wohtp: 不能用古典光學了...
→ wohtp: 但是質量大致上是跟體積成正比
→ wohtp: 所以越大顆的東西光壓越推不快
→ wohtp: 塵埃離開彗星的初速比離子慢很多
→ wohtp: 離開彗星以後塵埃和離子就照著牛頓力學乖乖的飛
→ wohtp: 作用在它們身上的力是光壓和太陽引力
→ wohtp: 我剛剛忘了考慮離開彗星以後還是會有光壓把它們往外推
→ wohtp: 要嘛引力比光壓大，被太陽往回拉；不然引力比光壓小，被太
→ wohtp: 陽往外推，但重點是反正都會受力軌跡都不是直的，然後就用
→ wohtp: 牛頓力學算軌道
→ wohtp: 塵埃的初速慢所以軌道很彎，離子很快所以軌道接近直線
→ perigee: 感謝w大講解，學弟提供了一個模擬網站，有興趣可以玩玩看
→ perigee: http://www.comet-toolbox.com/FP.html
噓 kenny5280: 重力跟質量成正比，但是不會影響加速度，因為質量會消
→ kenny5280: 掉（慣性質量約等於重力質量）
→ kenny5280: 而且我的第一個逗號以前也沒有用到廣相