Wszechświat to niezwykle duże miejsce. Gdy astronomowie spoglądali coraz dalej w kosmos na przestrzeni wieków i głębiej w przeszłość, zrozumieli, jak mała i nieistotna jest nasza planeta i nasz gatunek w porównaniu. Jednocześnie trwające badania nad elektromagnetyzmem i odległymi gwiazdami skłoniły naukowców do ustalenia, jaka jest prędkość światła - i że jest to najszybsza możliwa do uzyskania prędkość.
W związku z tym astronomowie wykorzystali odległość, jaką światło pokonuje w ciągu jednego roku (inaczej rok świetlny), do pomiaru odległości w skali międzygwiezdnej i międzygalaktycznej. Ale jak daleko podróżuje światło w ciągu roku? Zasadniczo porusza się z prędkością 299 792 458 metrów na sekundę (1080 milionów km / h; 671 milionów mil na godzinę), co daje około 9 460,5 miliarda kilometrów (5878,5 miliardów mil rocznie).
Prędkość światła:
Obliczanie prędkości światła było przedmiotem zainteresowania naukowców od wielu stuleci. A przed XVII wiekiem istniała różnica zdań, czy prędkość światła była skończona, czy też przemieszczała się natychmiast z jednego miejsca do drugiego. W 1676 roku duński astronom Ole Romer rozstrzygnął spór, gdy jego obserwacje pozornego ruchu księżyca Jowisza Io ujawniły, że prędkość światła była skończona.
Na podstawie swoich obserwacji sławny holenderski astronom Christiaan Huygens obliczył prędkość światła przy prędkości 220 000 km / s (136 701 mil / s). W ciągu dwóch stuleci gniazdo było coraz bardziej udoskonalane, dzięki czemu oszacowano, że wahał się on od około 299 000 do 315 000 km / s (185 790 do 195,732 mil / s).
Następnie James Clerk Maxwell, który zaproponował w 1865 r., Że światło jest falą elektromagnetyczną. W jego teorii elektromagnetyzmu prędkość światła była przedstawiana jako do. A potem w 1905 roku Albert Einstein zaproponował swoją teorię specjalnej teorii względności, która postulowała, że prędkość światła (do) był stały, niezależnie od bezwładnościowej ramy odniesienia obserwatora lub ruchu źródła światła.
Do 1975 r., Po wiekach precyzyjnych pomiarów, prędkość światła w próżni obliczono na 299 792 458 metrów na sekundę. Trwające badania ujawniły również, że światło podróżuje przy różnych długościach fal i składa się z cząstek subatomowych zwanych fotonami, które nie mają masy i zachowują się zarówno jako cząstki, jak i fale.
Rok świetlny:
Jak już wspomniano, prędkość światła (wyrażona w metrach na sekundę) oznacza, że światło pokonuje odległość 9 460 528 000 000 km (lub 5 878 499 817 000 mil) w ciągu jednego roku. Odległość ta znana jest jako „rok świetlny” i służy do pomiaru obiektów we Wszechświecie, które znajdują się w znacznej odległości od nas.
Na przykład najbliższa gwiazda od Ziemi (Proxima Centauri) znajduje się w odległości około 4,22 lat świetlnych. Centrum Drogi Mlecznej znajduje się w odległości 26 000 lat świetlnych, a najbliższa duża galaktyka (Andromeda) w odległości 2,5 miliona lat świetlnych. Do tej pory kandydatem do najdalszej galaktyki od Ziemi jest MACS0647-JD, który znajduje się w odległości około 13,3 miliarda lat świetlnych.
A kosmiczne tło mikrofalowe, promieniowanie reliktowe, które, jak się uważa, pozostało po Wielkim Wybuchu, znajduje się w odległości około 13,8 miliarda lat świetlnych. Odkrycie tego promieniowania nie tylko wzmocniło teorię Wielkiego Wybuchu, ale również dało astronomom dokładną ocenę wieku Wszechświata. Przywołuje to kolejny ważny punkt na temat pomiaru odległości kosmicznych w latach świetlnych, a mianowicie fakt, że przestrzeń i czas są ze sobą powiązane.
Widzicie, kiedy widzimy światło pochodzące z odległego obiektu, tak naprawdę patrzymy w przeszłość. Kiedy widzimy światło gwiazdy znajdującej się 400 lat świetlnych stąd, w rzeczywistości widzimy światło, które zostało wyemitowane z gwiazdy 400 lat temu. Dlatego widzimy gwiazdę tak, jak wyglądała 400 lat temu, a nie tak, jak wygląda dzisiaj. W rezultacie, patrząc na obiekty miliardy lat świetlnych od Ziemi, widać miliardy lat świetlnych wstecz.
Tak, światło porusza się z niezwykle dużą prędkością. Ale biorąc pod uwagę rozmiar i skalę Wszechświata, dotarcie do nas tutaj na Ziemi może zająć miliardy lat. Dlatego wiedza o tym, jak długo światło potrzebuje na przejechanie jednego roku, jest tak przydatna dla naukowców. Nie tylko pozwala nam zrozumieć skalę Wszechświata, ale także pozwala nam nakreślić proces ewolucji kosmicznej.
Napisaliśmy wiele artykułów o prędkości światła tutaj w Space Magazine. Oto, jak daleko jest rok świetlny ?, jaka jest prędkość światła ?, ile rzeczy jest w roku świetlnym ?, jak podróżuje światło? I jak daleko widzisz we wszechświecie?
Chcesz więcej informacji na temat lat świetlnych? Oto artykuł o latach świetlnych dla HowStuffWorks i odpowiedź od PhysLink.
Nagraliśmy również odcinek Astronomy Cast na ten temat. Posłuchaj tutaj, odcinek 10: Pomiar odległości we wszechświecie.
Źródła:
- NASA - Jak duża jest prędkość światła?
- NASA: Starchild - Co to jest rok świetlny i jak go mierzyć?
- Wikipedia - Prędkość światła
- UCR - Jak mierzy się prędkość światła?
