Το Σύμπαν είναι ένα εξαιρετικά μεγάλο μέρος. Καθώς οι αστρονόμοι κοίταζαν μακρύτερα στο διάστημα κατά τη διάρκεια των αιώνων, και βαθύτερα στο παρελθόν, κατέληξαν να καταλάβουν πόσο μικρό και ασήμαντο φαίνεται ο πλανήτης και τα είδη μας. Ταυτόχρονα, οι τρέχουσες έρευνες για τον ηλεκτρομαγνητισμό και τα μακρινά αστέρια οδήγησαν τους επιστήμονες να συμπεράνουν ποια είναι η ταχύτητα του φωτός - και ότι είναι η ταχύτερη δυνατή ταχύτητα.
Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει την απόσταση που διανύει το φως μέσα σε ένα έτος (γνωστό και ως έτος φωτός) για τη μέτρηση των αποστάσεων στη διαστρική και διαγαλαξιακή κλίμακα. Αλλά πόσο μακριά ταξιδεύει το φως σε ένα χρόνο; Βασικά, κινείται με ταχύτητα 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (1080 εκατομμύρια χλμ / ώρα, 671 εκατομμύρια μίλια / ώρα), το οποίο φτάνει περίπου τα 9.460,5 δισεκατομμύρια χλμ (5.878,5 δισεκατομμύρια μίλια) ετησίως.
Η ταχύτητα του φωτός:
Ο υπολογισμός της ταχύτητας του φωτός απασχολούσε τους επιστήμονες για πολλούς αιώνες. Και πριν από τον 17ο αιώνα, υπήρχε διαφωνία σχετικά με το εάν η ταχύτητα του φωτός ήταν πεπερασμένη ή αν μετακινήθηκε από το ένα σημείο στο άλλο αμέσως. Το 1676, ο Δανός αστρονόμος Ole Romer διευθέτησε το επιχείρημα όταν οι παρατηρήσεις του σχετικά με την φαινομενική κίνηση του φεγγαριού του Δία Ιώ αποκάλυψαν ότι η ταχύτητα του φωτός ήταν πεπερασμένη.
Από τις παρατηρήσεις του, ο διάσημος Ολλανδός αστρονόμος Christiaan Huygens υπολόγισε την ταχύτητα του φωτός στα 220.000 km / s (136.701 mi / s). Κατά τη διάρκεια της φωλιάς δύο αιώνες, η ταχύτητα του φωτός βελτιώθηκε όλο και περισσότερο, παράγοντας εκτιμήσεις που κυμαίνονταν από περίπου 299.000 έως 315.000 km / s (185.790 έως 195.732 mi / s).
Ακολούθησε ο James Clerk Maxwell, ο οποίος πρότεινε το 1865 ότι το φως ήταν ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Στη θεωρία του για τον ηλεκτρομαγνητισμό, η ταχύτητα του φωτός απεικονίστηκε ως ντο. Και τότε το 1905, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν πρότεινε τη θεωρία του για την Ειδική Σχετικότητα, η οποία ισχυρίστηκε ότι η ταχύτητα του φωτός (ντο) ήταν σταθερή, ανεξάρτητα από το αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς του παρατηρητή ή την κίνηση της πηγής φωτός.
Μέχρι το 1975, μετά από αιώνες εκλεπτυσμένων μετρήσεων, η ταχύτητα του φωτός σε κενό υπολογίστηκε στα 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Η τρέχουσα έρευνα αποκάλυψε επίσης ότι το φως ταξιδεύει σε διαφορετικά μήκη κύματος και αποτελείται από υποατομικά σωματίδια γνωστά ως φωτόνια, τα οποία δεν έχουν μάζα και συμπεριφέρονται τόσο ως σωματίδια όσο και ως κύματα.
Ετος φωτός:
Όπως ήδη αναφέρθηκε, η ταχύτητα του φωτός (εκφρασμένη σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο) σημαίνει ότι το φως διανύει απόσταση 9.460.528.000.000 χλμ. (Ή 5.878.499.817.000 μίλια) σε ένα έτος. Αυτή η απόσταση είναι γνωστή ως «έτος φωτός» και χρησιμοποιείται για τη μέτρηση αντικειμένων στο Σύμπαν που βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από εμάς.
Για παράδειγμα, το κοντινότερο αστέρι στη Γη (Proxima Centauri) απέχει περίπου 4,22 έτη φωτός. Το κέντρο του Γαλαξία μας είναι 26.000 έτη φωτός, ενώ ο κοντινότερος μεγάλος γαλαξίας (Ανδρομέδα) απέχει 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός. Μέχρι σήμερα, ο υποψήφιος για τον πιο απομακρυσμένο γαλαξία από τη Γη είναι MACS0647-JD, ο οποίος βρίσκεται περίπου 13,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Και το Cosmic Microwave Background, η λείψανα ακτινοβολίας που πιστεύεται ότι απομένει από το Big Bang, βρίσκεται περίπου 13,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η ανακάλυψη αυτής της ακτινοβολίας όχι μόνο ενίσχυσε τη θεωρία του Big Bang, αλλά έδωσε επίσης στους αστρονόμους μια ακριβή εκτίμηση της ηλικίας του Σύμπαντος. Αυτό αναδεικνύει ένα άλλο σημαντικό σημείο για τη μέτρηση των κοσμικών αποστάσεων σε έτη φωτός, που είναι το γεγονός ότι ο χώρος και ο χρόνος είναι αλληλένδετοι.
Βλέπετε, όταν βλέπουμε το φως να προέρχεται από ένα μακρινό αντικείμενο, στην πραγματικότητα κοιτάμε πίσω στο χρόνο. Όταν βλέπουμε το φως από ένα αστέρι που βρίσκεται 400 έτη φωτός μακριά, στην πραγματικότητα βλέπουμε φως που εκπέμπεται από το αστέρι πριν από 400 χρόνια. Ως εκ τούτου, βλέπουμε το αστέρι όπως φαινόταν πριν από 400 χρόνια, όχι όπως φαίνεται σήμερα. Ως αποτέλεσμα, κοιτάζοντας αντικείμενα δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη είναι να δούμε δισεκατομμύρια έτη φωτός πίσω στο χρόνο.
Ναι, το φως ταξιδεύει με εξαιρετικά γρήγορη ταχύτητα. Ωστόσο, δεδομένου του τεράστιου μεγέθους και της κλίμακας του Σύμπαντος, μπορεί να χρειαστούν ακόμη δισεκατομμύρια χρόνια από ορισμένα σημεία του Σύμπαντος για να φτάσουμε εδώ στη Γη. Επομένως, γιατί το να ξέρεις πόσο καιρό χρειάζεται για να ταξιδέψει το φως ένα χρόνο είναι τόσο χρήσιμο για τους επιστήμονες. Όχι μόνο μας επιτρέπει να κατανοήσουμε την κλίμακα του Σύμπαντος, αλλά μας επιτρέπει επίσης να χαρτογραφήσουμε τη διαδικασία της κοσμικής εξέλιξης.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με την ταχύτητα του φωτός εδώ στο Space Magazine. Εδώ είναι πόσο μακριά είναι ένα έτος φωτός ;, Ποια είναι η ταχύτητα του φωτός ;, Πόσο πράγματα είναι σε μια χρονιά φωτός ;, Πώς ταξιδεύει το φως; και πόσο μακριά μπορείτε να δείτε στο σύμπαν;
Θέλετε περισσότερες πληροφορίες για τα έτη φωτός; Ακολουθεί ένα άρθρο σχετικά με τα έτη φωτός για το HowStuffWorks και εδώ είναι μια απάντηση από το PhysLink.
Καταγράψαμε επίσης ένα επεισόδιο του Astronomy Cast σε αυτό το θέμα. Ακούστε εδώ, επεισόδιο 10: Μέτρηση της απόστασης στο σύμπαν.
Πηγές:
- NASA - Πόσο γρήγορη είναι η ταχύτητα του φωτός;
- NASA: Starchild - Τι είναι ένα έτος φωτός και πώς μετράται;
- Wikipedia - Ταχύτητα φωτός
- UCR - Πώς μετράται η ταχύτητα του φωτός;
