Kakšna je svetlobna hitrost in kako so jo odkrili?

Hitrost svetlobe je temeljna konstanta vesolja, kar pomeni, da ne glede na to, kje je opazovalec ali kako hitro potuje, hitrost svetlobe ostaja enaka. Čeprav se imenuje svetlobna hitrost, je meritev dejansko hitrost katerega koli delca, ki nima mase, ko potuje skozi vakuum. Svetlobna hitrost je kot konstanta pomemben del velikega znanstvenega dela, zlasti za fizike. Zato ni presenetljivo, da so znanstveniki stoletja izračunali, kako hitro svetloba potuje.

zahvalna večerja z arašidi

Kakšna je hitrost svetlobe?

Najpreprosteje je hitrost svetlobe hitrost, s katero svetloba potuje skozi vesolje. Natančna hitrost svetlobe je 299.792.458 kilometrov na sekundo (kps) ali 186282.397 milj na sekundo (mps). To je pogosto zaokroženo na 300.000 kps ali 186.000 milj na sekundo. Hitrost svetlobe se običajno označuje z a c v enačbah.

Hitrost svetlobe v starih časih

Ker se hitrost svetlobe pogosto poveča, ko razpravljamo o vesoljskih potovanjih, se morda zdi sodobno vprašanje, vendar so znanstveniki in filozofi o tem vprašanju razmišljali že od antične Grčije. Empedokles je verjel, da je trajalo nekaj časa, da svetloba potuje od sonca do zemlje, vendar se Aristotel ni strinjal, saj je verjel, da svetloba potuje v trenutku. Drugi zgodnji misleci na to temo so bili Evklid, Ptolemej in Heron Aleksandrijski, ki so trdili, da je hitrost svetlobe neskončna, saj se predmeti pojavijo takoj, ko se človek odpre oči.

Galilejevo delo

Naslednji pomemben korak v znanstvenem poznavanju svetlobne hitrosti je prišel, ko so znanstveniki poskušali opraviti meritve. Leta 1629 je Isaac Beeckmann uporabil smodnik in ogledala, da bi prišel do odgovora in spraševal opazovalce o zamudi med videnjem bliska in zaslišanjem poka.

Galilejev eksperiment je vključeval ljudi s pokritimi lučmi, ki so stali na znani razdalji drug od drugega in odkrivali svoje luči. Časovnega zamika ni mogel izmeriti, vendar je ugotovil, da je svetloba vsaj desetkrat hitrejša od zvoka.

Lune Jupitra

Naslednji poskusi so prišli leta 1676 in merili svetlobo, ki prihaja iz vesolja in ne na Zemlji. Astronom Ole Romer je preučeval luno Io, ki jo redno zasenči Jupiter. Romer je ugotovil, da so bili mrki pogosto poznejši od pričakovanega, sčasoma pa je pravilno napovedal, da bo mrk zamujal 10 minut. Mrki so najbolj zaostajali, ko so orbite planetov vzele največjo razdaljo drug od drugega, saj je morala svetloba potovati dlje.

Zgodnje meritve svetlobne hitrosti

Merjenje hitrosti česar koli se opira na poznavanje razdalje med dvema točkama in znanstveniki so v Romerjevem času še vedno ugotavljali razdaljo med Zemljo in Soncem. To vodi do ocen časa, ki je potreben, da svetloba potuje od sonca do Zemlje, in se giblje od 7 do 22 minut.

Romer je na koncu prišel do številke 125.000 milj na sekundo. Fizik James Bradley je za svoj izračun uporabil spremembo položaja zvezd in dobil številko 185.000 milj na sekundo, kar je le 1 odstotek manj od pravilne številke.

kaj je besedna zveza oksimoron

Fizeau in Foucault

Vse do sredine 19. stoletja so številke temeljile na opazovanjih sprememb planetov. Francoska tekmeca Fizeau in Foucault sta pripravila podobne poskuse za neposredno merjenje svetlobne hitrosti. Stroji, ki so jih ustvarili, so uporabljali ogledala, ki so odbijala svetlobo na vrteči se aparat, znanstveniki pa so izmerili količino vrtenja, ki se je zgodila, preden se je svetloba odbila nazaj, da bi določili hitrost svetlobe. To jim je dalo številko, ki je zelo blizu sodobni oceni.

Michelson in svetleči eter

Vse do 1870-ih so znanstveniki verjeli, da medij, imenovan svetleči eter, premika svetlobo po vesolju. V poskusu odkrivanja svetlečega etra je predavatelj fizike Albert Michelson poustvaril Foucaultov eksperiment, vendar z razdaljami 610 metrov in ne 18 metrov. To je povečalo natančnost eksperimenta in Michelsonova številka je bila standard za 40 let. Vendar pa je tudi dokazalo, da eter ne obstaja, in Michelson je postal edina oseba, ki je dobila Nobelovo nagrado za zelo natančno neodkritje.

Einsteinovo delo

Albert Einstein je opravil nekaj najpomembnejših del o hitrosti svetlobe. Einstein je na podlagi domneve, da je bila svetloba elektromagnetno valovanje, pokazal, da je hitrost svetlobe konstantna, potuje z enako hitrostjo, ne glede na to, kako hitro se giblje opazovalec. To je znano kot teorija posebne relativnosti. Einstein je znanstvenemu svetu dal vrednost c , ki je zdaj temeljna konstanta.

2 22 duhovni

Zakaj je hitrost svetlobe pomembna?

Poznavanje merjenja svetlobne hitrosti znanstvenikom omogoča izračune in razvijanje teorij o vesolju, kar pomaga pri nadaljnjem znanstvenem napredku in svetu daje nove ideje in tehnologije. Slika je temeljna pri študiju fizike in se uporablja tudi na drugih področjih, vključno z astronomijo, računalniško tehnologijo in tehnologijo optičnih vlaken.

Vprašanja za prihodnost

Hitrost svetlobe je v bistvu meja hitrosti vesolja. Einsteinova teorija je pokazala, da vsak predmet z maso ne more potovati hitreje od svetlobne hitrosti, ker bi to zahtevalo neskončno količino energije. Vendar pa znanstveniki vedno stremijo k osvajanju novih meja, tudi če to pomeni kršenje zakonov fizike. Potovanje, ki je hitrejše od svetlobne hitrosti, spominja na potovanje v času in medgalaktično potovanje. Čeprav so te še vedno v domeni znanstvene fantastike, znanost ponuja neskončne možnosti.