確かに、光の速度が全宇宙で最も速いということは何度も聞いたことがあるでしょう。 物理学の多くの理論では、 光の速度。 これは、物理学と天文学から私たちを助けてくれた科学界によって確立された尺度です。
この記事では、光の速度、その歴史、特徴、その目的について知っておくべきことをすべて説明します。
光の速さはどれくらいですか
光の速度は科学界によって規定された測定値であり、物理科学および天文学の分野で一般的に使用されています。 光速は光が単位時間に進む距離を表します。
天体の研究には、天体がどのように動作するか、電磁放射がどのように伝わるか、光が人間の目でどのように認識されるかを理解することが不可欠です。
距離がわかれば、光が進むのにどれくらいの時間がかかるかがわかります。 たとえば、太陽からの光が地球に届くまでには約 8 分 19 秒かかります。 光の速度は普遍的な定数であり、時間と物理空間において不変であると考えられています。 その値は 299.792.458 秒あたり 1.080 億 XNUMX 万 XNUMX メートル、または時速 XNUMX 億 XNUMX 万キロメートルです。
この速度は、天文学で広く使用されている長さの単位である光年に関連しており、光が XNUMX 年間に移動する距離です。 ここで紹介する光の速度は真空中での速度です。 ただし、光は水、ガラス、空気などの他の媒体を通過します。 その透過率は、誘電率、透磁率、その他の電磁特性などの媒体の特定の特性に依存します。 次に、物理的な領域があります。 電磁的に輸送性を促進するものもあれば、それを妨げるものもある。
光の挙動を理解することは、天文学の研究だけでなく、地球の周りを周回する衛星などに関係する物理学を理解するためにも重要です。
いくつかの歴史
ギリシャ人は光の起源を最初に書き留めた人であり、光は人間の視覚が光を捉える前に物体から発せられると信じられていました。 XNUMX 世紀まで光は伝わるとは考えられておらず、むしろ一時的な現象であると考えられていました。 しかし、日食が観測されてからは状況が変わりました。 最近では、ガリレオ・ガリレイが、光の移動距離の「瞬間性」に疑問を投げかけるある実験を行いました。
さまざまな科学者がさまざまな実験を行いましたが、運がよかった人もそうでなかった人もいますが、この初期の科学時代では、たとえその機器や方法が不正確で、主要な実験が複雑であったとしても、これらすべての物理学研究は光の速度を測定するという目標を追求しました。 ガリレオ・ガリレイはこの現象を測定する実験を初めて行った。 しかし、光の通過時間の計算に役立つ結果は得られませんでした。
オーレ・ローマーは 1676 年に光の速度を測定する最初の試みを行い、比較的成功しました。 ローマーは惑星を研究することで、木星本体から反射する地球の影から、地球からの距離が近づくと日食の間隔が短くなり、その逆も同様であることを発見しました。 秒速 214.000 キロメートルという値が得られました。, 当時の惑星間の距離を測定できた精度のレベルを考えると、許容可能な数値です。
その後、1728年にジェームズ・ブラッドリーも光速を研究しましたが、星の変化を観察することで太陽の周りの地球の動きに伴う変位を検出し、そこから秒速301.000万XNUMXキロメートルという値を導き出しました。
測定精度を向上させるためにさまざまな方法が使用されてきました。たとえば、1958 年に科学者のフルームは マイクロ波干渉計を使用して、秒速 299.792,5 キロメートルの値を取得しました、これが最も正確です。 1970 年以降、より大容量で安定性の高いレーザー装置が開発され、セシウム時計を使用して測定精度が向上したことにより、測定の品質は質的に向上しました。
ここでは、さまざまな媒体での光の速度を確認します。
- 空 – 300.000 km/s
- 空気 – 2999,920 km/s
- 水 – 225.564 km/s
- エタノール – 220.588 km/s
- クォーツ – 205.479 km/s
- クリスタルクラウン – 197,368 km/s
- フリントクリスタル: 186,335 km/秒
- ダイヤモンド – 123,967 km/秒
光の速度を知って何の役に立つのでしょうか?
物理学では、光の速度は宇宙の速度を測定し比較するための基本的な基準として使用されます。 それが伝播する速度です 可視光線、電波、X線、ガンマ線などの電磁放射線。 この速度を定量化できるため、宇宙での距離と時間を計算することができます。
光の速度が物理学でどのように利用されるかについての重要な例は、星の研究です。 星の光が地球に届くまでには有限の時間がかかるため、私たちが星を見るとき、私たちは過去を見つめていることになります。 星が遠くにあるほど、その光が私たちに届くまでにかかる時間が長くなります。 この特性により、宇宙の歴史のさまざまな時期を調査することができます。 なぜなら、何百万年、あるいは何十億年も前に形成された星の光を分析できるからです。
天文学では、光の速度は宇宙の距離を計算するために非常に重要です。 光は真空中では毎秒約 299,792,458 メートルの一定の速度で進みます。 これにより、光年の概念を使用して、遠くの星や銀河までの距離を測定できるようになります。 9,461光年は光がXNUMX年間に進む距離で、約XNUMX兆XNUMX億キロメートルに相当します。 この測定単位を使用すると、天文学者は遠く離れた天体までの距離を決定し、宇宙の構造と規模をより深く理解できるようになります。
また、光の速度はアルバート・アインシュタインの相対性理論に関係しています。 この理論によれば、光の速度はすべての基準系で一定であり、これは時間と空間を理解する方法に重要な意味を持ちます。 アインシュタインの特殊相対性理論と一般相対性理論は、宇宙に対する私たちの理解に革命をもたらし、GPS などの技術の開発につながりました。
この情報により、光の速度とその特性についてさらに学ぶことができれば幸いです。