Visata yra nepaprastai didelė vieta. Astronomams pažvelgus į kosmosą per šimtmečius ir giliau į praeitį, jie suprato, kokia palyginus atrodo maža ir nereikšminga mūsų planeta ir rūšys. Tuo pačiu metu vykdomi elektromagnetizmo ir tolimų žvaigždžių tyrimai paskatino mokslininkus nuspręsti, koks yra šviesos greitis - ir kad tai yra greičiausias įmanomas greitis.
Astronomai, siekdami išmatuoti tarpžvaigždinę ir tarpgalaktinę skalę, naudojo atstumą, kurį nukeliavo šviesa per vienerius metus (dar kitaip - šviesos metus). Tačiau kiek per metus lengva keliauti? Iš esmės jis juda 299,792,458 metro per sekundę greičiu (1080 mln. Km / val .; 671 mln. Mph), o tai per metus nuvažiuoja maždaug 9 460,5 milijardo km (5,878,5 milijardo mylių).
Šviesos greitis:
Šviesos greičio skaičiavimas daugelį amžių buvo mokslininkų rūpestis. Ir iki XVII amžiaus nesutariama, ar šviesos greitis yra ribotas, ar jis akimirksniu juda iš vienos vietos į kitą. 1676 m. Danų astronomas Ole Romer išsprendė šį argumentą, kai jo pastebėjimai dėl akivaizdaus Jupiterio mėnulio Io judesių parodė, kad šviesos greitis yra ribotas.
Iš savo pastebėjimų žinomas olandų astronomas Christiaan Huygens apskaičiavo, kad šviesos greitis yra 220 000 km / s (136 701 mi / s). Per lizdą per du šimtmečius šviesos greitis buvo tobulinamas toliau ir toliau, gaunant apskaičiavimus, kurie svyravo nuo maždaug 299 000 iki 315 000 km / s (nuo 185 790 iki 195 732 mi / s).
Tai sekė Jamesas Clerkas Maxwellas, kuris 1865 m. Pasiūlė, kad šviesa yra elektromagnetinė banga. Jo elektromagnetizmo teorijoje šviesos greitis buvo nurodytas kaip c. Ir tada 1905 m. Albertas Einšteinas pasiūlė savo Specialiojo reliatyvumo teoriją, kurioje teigiama, kad šviesos greitis (c) buvo pastovus, nepriklausomai nuo stebėtojo inercinio atskaitos kadro ar šviesos šaltinio judesio.
Iki 1975 m., Atlikus šimtmečius patobulintus matavimus, šviesos greitis vakuume buvo apskaičiuotas kaip 299 792 458 metrai per sekundę. Vykdomi tyrimai taip pat atskleidė, kad šviesa juda skirtingais bangų ilgiais ir yra sudaryta iš subatominių dalelių, žinomų kaip fotonai, kurios neturi masės ir elgiasi kaip dalelės ir bangos.
Šviesmetis:
Kaip jau minėta, šviesos greitis (išreikštas metrais per sekundę) reiškia, kad šviesa per vienerius metus nuvažiuoja 9 460 528 000 000 km (arba 5 878 499 817 000 mylių). Šis atstumas yra žinomas kaip „šviesmečiai“ ir yra naudojamas matuojant Visatos objektus, esančius dideliu atstumu nuo mūsų.
Pavyzdžiui, artimiausia žvaigždė žemei („Proxima Centauri“) yra maždaug 4,22 šviesmečio atstumas. Paukščių Tako galaktikos centras yra už 26 000 šviesmečių, o artimiausia didžioji galaktika (Andromeda) yra už 2,5 milijono šviesmečių. Iki šiol į tolimiausias Žemės galaktikas yra kandidatas MACS0647-JD, esantis maždaug už 13,3 milijardo šviesos metų.
Kosminis mikrobangų fonas, relikvinė spinduliuotė, kuri, kaip manoma, liko nuo Didžiojo sprogimo, yra nutolusi maždaug už 13,8 milijardo šviesmečių. Šios radiacijos atradimas ne tik sustiprino Didžiojo sprogimo teoriją, bet ir astronomams suteikė galimybę tiksliai įvertinti Visatos amžių. Tai iškelia dar vieną svarbų momentą, kaip matuoti kosminius atstumus šviesiaisiais metais, ty tai, kad erdvė ir laikas yra persipynę.
Matote, kai matome iš tolimo objekto sklindančią šviesą, mes iš tikrųjų žiūrime atgal į laiką. Kai matome žvaigždę, esančią už 400 šviesmečių, mes iš tikrųjų matome šviesą, kurią spinduliavo žvaigždė prieš 400 metų. Taigi žvaigždę matome tokią, kokia ji atrodė prieš 400 metų, o ne tokią, kokia ji atrodo šiandien. Todėl žiūrint į objektus, milijardus šviesmečių nuo Žemės, reikia pamatyti milijardus šviesos metų atgal.
Taip, lengvas važiuoja nepaprastai dideliu greičiu. Tačiau atsižvelgiant į didžiulį Visatos dydį ir mastą, tam tikri Visatos taškai vis tiek gali užtrukti milijardus metų, kad mus pasiektų čia, Žemėje. Taigi kodėl mokslininkams taip naudinga žinoti, kiek laiko reikia šviesai keliauti vienerius metus. Tai ne tik leidžia mums suvokti Visatos mastą, bet ir leidžia apibūdinti kosminės evoliucijos procesą.
Esame parašę daugybę straipsnių apie šviesos greitį „Space Magazine“. Štai kiek yra šviesos metų ?, Koks yra šviesos greitis ?, Kiek daiktų yra šviesiaisiais metais ?, Kaip sklinda šviesa? Ir Kaip toli galite pamatyti Visatoje?
Norite daugiau informacijos apie šviesmečius? Čia yra straipsnis apie „HowStuffWorks“ šviesmečius ir čia yra „PhysLink“ atsakymas.
Mes taip pat įrašėme šią temą „Astronomijos aktoriai“. Klausykite čia, 10 epizodas: atstumo matavimas Visatoje.
Šaltiniai:
- NASA - koks greitas šviesos greitis?
- NASA: „Starchild“ - kas yra šviesmetis ir kaip jis matuojamas?
- Vikipedija - šviesos greitis
- UCR - kaip matuojamas šviesos greitis?
