Gyorsuló töltős miért sugároz ki elektromágneses hullámot?

Érdekesebb kérdés, hogy az egyenletesen haladó töltés miért kelt mágneses mezőt - mert ugye az hogy áll vagy mozog valami, csak vonatkoztatási rendszer kérdése.

Erre két válasz született, eleinte feltételeztek egy közvetítő közeget, "éter"-t, az ahhoz viszonyított mozgás számított, ma inkább azt mondjuk, hogy igen, a mágneses tér léte/nemléte vonatkoztatási rendszertől függ. De matematikailag az éterelmélet nincs megdöntve (benne azzal a feltevéssel, hogy a Lorentz-kontrakció tényleg megtörténik), csak nem szimpatikus.

Egyszerűen szólva:

A mágneses teret áram idézi elő. Az áram pongyolán fogalmazva mozgó töltés. Innentől kezdve a mágneses tér létezése attól függ, hogy hozzánk képest mozog-e az, ami töltéssel rendelkezik. Tehát ennek következménye az, hogy ha egy töltés áll hozzánk képest, akkor annak csak elektromos tere van a mi szemszögüónkből, viszont ha mozog hozzánk képest, akkor az a mi szempontunkból áramot képvisel, ami pedig a mágneses tér forrása, így ebben az esetben elektromos és mágneses teret is mérünk.

Az elektromágneses sugárzás a következőképpen jön létre:

Vannak az elektromos és mágneses terek. Ezeket a Maxwell-egyenletek írják le. A Maxwell-egyenletek azt mondják ki, hogy az időben változó elektromos tér mágneses teret kelt és hogy az időben változó mágneses tér elektromos teret kelt. Tehát az egyik tér a másikat kelti, ha az változik. Mivel viszont az első tér változik, ezért az általa keltet másik tér is változni fog, ami pedig ismét kelt egy teret és így tovább. Ezek a terek tovaterjednek, ezt nevezzük elektromágneses hullámnak. Bennük az elektromos és mágneses térerősségek hullámszerűen változnak az időben.

Tehát a sugárzáshoz egy dolog kell: változó elektromos vagy mágneses tér, ami majd indukálja a másik fajta változó teret és így tovább. Így már csak két dolgot kell megválaszolnunk: gyorsulú töltésnél milyen tér változik és miért?

Ugye mondtam, hogy a mágneses tér megléte attól függ, hogy hozzánk képest mozog-e a részecske. Adott v sebesség mellet tudunk mérni egy bizonyos B mágneses teret. Gyorsulás során a v sebesség folyamatosan változik, így hozzánk képest folyamatosan változik az általa létrehozott mágneses tér is. Ha pedig változik a mágneses tér, akkor indukál egy változó elektromos teret, ami megint indukál egy változó mágnesest és így tovább. Létrejön az elektromágneses hullám, azaz sugározni kezd a töltéssel rendelkező részecske.

Amikor azt mondjuk, hogy a gyorsuló töltés sugározz, bár elsőre nem feltétlen tűnik fel, de benne van az a féle specifikusság, hogy vonatkoztatási rendszertől függ az egész dolog. Hiszen ami nálunk gyorsul, az egy a töltéssel együtt gyorsuló rendszerben nem mozog. Az a kifejezés hogy gyorsuló már kifejezi a részecske hozzánk képesti mozgását.

Tehát röviden a lényeg: A gyorsulás miatt folyamatosan változik a részecske sebessége. A változó sebességű áram egy változó mágneses mezőt kelt. A változó mágneses mező a Maxwell-egyenletek értelmében sugárzást kelt.