放射圧とは？
放射圧とは、電磁波（光）が物体の表面に及ぼす力学的な圧力のことです。光子（フォトン）は運動量を持つため、当たった物体を押す働きがあります。日常生活ではごくわずかな効果しかありませんが、ソーラーセイル（太陽帆）や宇宙空間の塵粒子、彗星の尾、高出力レーザーなどでは無視できない大きさになります。この計算ツールは物理定数のみに基づいているため、あらゆる場面で普遍的に使えます。
使い方
まず、光の強度 \(I\) を 1 平方メートルあたりのワット（W/m²）で入力します。たとえば地球付近の太陽定数は約 1361 W/m² です。次に、表面が「完全吸収」か「完全反射」かを選びます。すると放射圧がパスカル（N/m²）で表示され、その圧力が 1 平方キロメートルに及ぼす力の合計も求められます。
計算式の解説
完全吸収面の場合、入射した光子の運動量はすべて表面へ伝わります。式は $$P = \frac{\text{Intensity }I}{c}$$ で、ここで \(c = 299{,}792{,}458 \text{ m/s}\) は光速です。完全反射面では光子が向きを反転するため、運動量は 2 倍伝わります。式は $$P = \frac{2\,\text{Intensity }I}{c}$$ となります。実際の表面は反射率に応じて、この 2 つの極端な値の間に収まります。
計算例
強度 \(I = 1361 \text{ W/m}^2\) の太陽光が、完全反射のソーラーセイルに当たる場合を考えてみましょう。このとき $$P = \frac{2 \times 1361}{299{,}792{,}458} \approx 9.08 \times 10^{-6} \text{ Pa}$$ となります。1 平方キロメートル（\(10^6 \text{ m}^2\)）あたりに換算すると約 9.08 N の力になります。これはごくわずかですが、絶え間なく働き続けるため、軽量な帆を時間をかけて加速させることができます。
よくある質問
なぜ反射面では圧力が 2 倍になるのですか？ 反射された光子は運動量が入射時の 2 倍だけ変化します（いったん止まって逆向きに進むため）。そのため、吸収される場合に比べて 2 倍の力積を伝えることになります。
強度の単位は何ですか？ 強度は W/m² で入力してください。圧力はパスカル（N/m²）で出力されます。
これは太陽風の圧力と同じものですか？ いいえ、違います。太陽風は荷電粒子の流れですが、ここでいう放射圧は光（光子）だけによるものです。
