Pitanje više nije u koliko kilometara ima laganu godinu, već obrnuto. Znanstvenici sada definiraju metrički sustav na temelju brzine svjetlosti.
Od svih načela koji kontroliraju svemir, to je jedan od najistaknutijih, ali i najteži za razumijevanje brzine svjetlosti. Brzina svjetlosti nije samo konstantna konstanta: služi kao povezivanje veze između materije i energije, jer je Albert Einstein elegantno opisan u svojoj najpoznatijoj znanstvenoj jednadžbi: E = MC². Možemo prodrijeti u temelje vlastitog postojanja, ali ne možemo se kretati brže od “c”. Samo svjetlost može uvrijediti udaljenost od jedne svjetlosne godine godišnje.
Definirajmo konstantu: brzinu svjetlosti.
Brzina svjetlosti ključni je element Einsteinovih jednadžbi. Slovo “C” nije samo broj, već i koeficijent prijenosa koji kombinira pojmove težine (M) i energije (E). To je konstanta koja predstavlja brzinu svjetlosti u vakuumu, a također i granica brzine širenja bilo koje informacije, signala ili čestica materijala u prostoru. Ako razmislimo o tome, to je granica uzročnosti: posljedica se ne može dogoditi dok se ne postigne uzrok maksimalne brzine širenja “C”.
Ta je brzina ista za svakog promatrača u svemiru, bez obzira na stanje njegovog pokreta. Ako ste letjeli u hipotetičkoj svemirskoj letjelici s 99 % svjetlosti i na svjetiljku, snop svjetiljke odmirio bi se od vas točno brzinom svjetlosti, a ne brzina koja je samo mali dio ove brzine. To je jedna od univerzalnih fizičkih konstanti. Promatranje kozmičke mikrovalne pozadine, ostatka Velikog praska, potvrđuje da se više od 13,8 milijardi godina nije značajno promijenilo.
Pa koje brzine postiže svjetlo? Iako može biti čudno, brzina svjetlosti u vakuumu ima točnu i određenu vrijednost: 299 792 458 metara u sekundi. Jednostavno rečeno, to je gotovo milijardu kilometara na sat. Foton Lights zaokružuje Zemljini ekvator otprilike 7,5 puta u sekundi. Prema posebnoj teoriji relativnosti Alberta Einsteina, ovo je maksimalna i nepromjenjiva brzina u svemiru.
EPos o mjerenju nepokretnih
Izračunavanje brzine svjetlosti postao je jedan od najvećih znanstvenih prozora. Nakon filozofskih rasprava u drevnoj Grčkoj i inventivne, ali neuspješne pokušaja Galilea, upotreba svjetiljki između udaljenih brda pojavila se 1676. godine. Kada je promatrao pomračenje IO, jedan od mjeseci Jupitera, danski astronom Ole Rømera primijetio je da se njihova dužina mijenja ovisno o sezoni. Zaključio je da je to povezano s porastom potrebe za svjetlošću Zemljine orbite, ovisno o udaljenosti našeg planeta od Jupitera. Rømer je procijenio brzinu svjetlosti na 220 000 km/s, što je za to vrijeme iznenađujuće točna vrijednost.
Pola stoljeća kasnije, 1728. godine, engleski fizičar James Bradley odredio je ovo mjerenje pomoću druge metode: ABRRATION STAR SVJETLO. Primijetio je da se vidljivi položaj zvijezda lagano mijenja zbog orbitalne brzine zemlje. Ovaj je fenomen sličan onome koji promatramo kada trčimo i čini nam se da kiša pada pod kutom. Na temelju ovog učinka, izračunao je brzinu od 301 000 km/ss odstupanjem od samo 1 %.
Tek 1887. znanstvenici su otkrili najčudesniju značajku brzine svjetlosti. Albert Michelson i Edward Morley pokušali su otkriti “lagani eter” – nevidljivi medij koji je, prema mašti, prožimao prostor i omogućio širenje svjetlosti. Koristeći svoj eksperiment, nadali su se da će izmjeriti razliku u brzini svjetlosti, ovisno o tome hoće li se kretati zajedno s “eteričnim vjetrom” stvorenim kretanjem zemlje ili pod njegovim utjecajem. Međutim, nisu našli razliku.
Ponekad se znanstveni napredak postiže ne otkrivanjem onoga što tražite, već prihvaćanjem dokaza koji su izazovi utvrđene uvjerenja. Ovaj neuspjeh postao je jedan od najvažnijih rezultata u povijesti fizike. Pokazao je konstantnu brzinu svjetlosti neovisno o pokretu promatrača, odbacio teoriju o eteru i postavio empirijski temelj za revoluciju koju je kasnije proveo Einstein.
Koja je svjetlosna godina i što se koristi?
Od 1983. godine, brzina svjetlosti prestala je biti predmet istraživanja znanstvenika koji su je pokušavali izmjeriti s sve većom točnošću. Njegova vrijednost određena je takvom točnošću da je sam mjerač sada definiran svjetlom. Mjerač je “duljina staze koju svjetlost vrijeđa u vakuumu u razdoblju od 1/299 792 458 sekundi”.
Ova promjena skriva duboku istinu: Konstanta svjetlosti je temeljnija značajka našeg svemira od naših vlastitih jedinica. Više ne koristimo brojile za mjerenje brzine svjetlosti, već brzinu svjetlosti za definiranje metroa. To je dovelo do stvaranja jedne od najvećih jedinica koje koristimo, a bilo je ključno za razumijevanje ogromnih dimenzija svemira.
Unatoč činjenici da je ime riječ “godina”, svjetlosna godina nije mjera vremena, već udaljenost. Jednostavno rečeno, svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlosni snop vrijeđa u vakuumu jedne zemaljske godine, tj. U 365 dana. Zbog nevjerojatne brzine svjetlosti, ova astronomska udaljenost iznosi oko 9,5 trilijuna kilometara.
Koristimo svjetlosne godine jer su udaljenosti u prostoru toliko ogromne da bi ih mjerila u kilometrima bila apsolutno nepraktična. Na primjer, Exoplanet Proxima Centauri B, koja je najbliža zemlja, nalazi se na udaljenosti od oko 4,2 godine. U kilometrima bi to bilo gotovo 40 bilijuna – broj koji je mnogo teže uočiti i posaditi u kontekstu.
Kako izračunati svjetlosnu godinu u kilometrima
Objasnimo to postupno. Ako je brzina svjetlosti univerzalna konstanta, zašto je potrebno objasniti da “C” predstavlja brzinu svjetlosti u vakuumu? Jer u stvari jedan ne isključuje drugo. Svjetlost se širi sporije kada se materijali poput vode (225 000 km/s) ili stakla (200 000 km/s) prođu. To nije kontradikcija, već rezultat interakcije svjetlosti s materijom.
Svjetlost se sastoji od ne -dlakavih čestica zvanih fotoni. Pojedinačni fotoni uvijek se kreću na 299 792 km/s. Međutim, kada snop svjetlosti prolazi kroz materijalni medij, njegovi se fotoni neprestano apsorbiraju i re -re -re -atomi ovog medija. Svaka od ovih interakcija uzrokuje malo odgađanje. Zbroj milijardi kašnjenja uzrokuje da je efektivna brzina lagane vune manja od C.
Svjetlost je također elektromagnetski val. Kad utječe na medij, električno polje uzrokuje vibraciju elektrona u atomima. Ove oscilacije stvaraju vlastite elektromagnetske valove. Izvorni valovi i valovi generirani elektronima ometaju se međusobno kako bi stvorili sažeti val koji se širi sporije. Međutim, svjetlost se širi konstantnom brzinom: njegovo usporavanje nastaje zbog prolaska atomskog polja.
Međutim, to ne znači da je kozmički vakuum idealan. Sadrži slobodne elektrone i protone u obliku plazme, raspršenih atoma i molekula, uglavnom vodika i helija, međuzvjezdane prašine, kao i pozadinu zračenja i magnetskih polja. Međutim, njihova gustoća je vrlo mala, tako da se svjetlost širi kroz prostor vrlo blizu C. Stoga se svjetlosna godina računa zbog idealnog vakuuma.
Lagana godina je udaljenost koju svjetlost vrijeđa u godini. Ako su nas nešto naučili u školi, tada je udaljenost = brzina × vrijeme. Lagana godina izračunava se množenjem brzine svjetlosti s duljinom Zemljine godine:
- Okruženo, svjetlost se kreće na 300 000 km/sa 365 dana. 365 dana × 24 sata × 3600 sekundi dat će 31,6 milijuna sekundi. 300 000 km/s pomnoženo sa 31.600 000 sekundi daje udaljenost od oko 9,5 trilijuna kilometara.
- Uzimajući točnu brzinu svjetlosti (299 792.458 km/s) i uzimajući u obzir skočne godine (365,25 dana), rezultat će biti 9 460 730 472 581 km.
Kolika je lagana godina prema zemaljskim standardima?
Lagana godina mjeri tako ogromne udaljenosti da zadivljuju našu maštu. Svjetlu je potrebno oko osam minuta da bi se prevladala udaljenost od sunca do zemlje. Ako 150 milijuna kilometara koji nas dijele od sunca, putuju za osam minuta, putuju 11 puta više udaljenosti za sat vremena; dnevno vrijeđa 24 puta veću udaljenost; I za 365 dana, kada dodamo sve te udaljenosti, putuju 9,5 trilijuna kilometara.
Ova ogromna udaljenost naziva se laganom godinom. Ne odražava vrijeme, već udaljenost do predmeta u svemiru. Još uvijek koristimo godine, dane, sekunde za mjerenje vremena u astronomiji. Međutim, za mjerenje vrlo velikih udaljenosti koristimo svjetlosne godine ili pars ‘, druge astronomske jedinice radi veće jasnoće.
Pogledajte samo noćno nebo kako biste osjetili neizmirenost svemira. Najsvjetlije zvijezde udaljene su deset godina. Uz minimalno svjetlosno zagađenje, možemo vidjeti i Andromeda Galaxy, najbližu našem Galaxy Mliječnom putu, udaljenom 2,5 milijuna svjetla.
Svjetlost koja je pogodila naše oči stvorena je u Andromedi u vrijeme kada su Australopits živjeli na Zemlji, a zatim prošli kroz nekoliko ledenih vremena. U određenom smislu, gledajući noćno nebo, gledamo u prošlost. Sve više gledamo, dublje gledamo u prošlost. Samo, koristeći naše najmoćnije teleskope, mogli smo vidjeti što se dogodilo nakon Velikog praska.
Ne možete putovati brzinom svjetlosti.
Je li moguće kretati se brzinom svjetlosti? Odgovor na ovo pitanje skriven je u jednoj od najpoznatijih fizičkih teorija: Einsteinova posebna teorija relativnosti. Da bismo to objasnili, moramo se vratiti kultnoj formaciji e = mc², koja povezuje brzinu svjetlosti s dva potpuno različita pojma.
Kretanje objekta koji ima težinu zahtijeva energiju. Kako se težina zgrade povećava, energija potrebna za daljnje kretanje. Poznati Einsteinov princip ekvivalentnosti materije i energije kaže da su energija i materiji nerazdvojno povezani.
Prema teoriji relativnosti, relativistička težina objekta s težinom raste kako ubrzava i prilazi brzini svjetlosti. Ubrzanje objekta s beskonačnom težinom zahtijevalo bi beskonačnu količinu energije, što je jednostavno nemoguće. Brzina svjetlosti je granična vrijednost brzine u svemiru.
Zašto? Jer samo ne -masivne čestice u mirovanju, poput fotona, mogu se kretati takvom brzinom. Ako nemaju težinu, ne pogađaju barijeru beskrajne energije i težine. Za sve nas i za sve svemirske letjelice koje možemo izgraditi, brzina svjetlosti ostat će nedostupni horizont. Ništa što ima težinu ne može to postići. To je ograničenje brzine u prostoru.
