Kasi ya mwanga

Hakika umesikia zaidi ya mara moja kwamba kasi ya mwanga ni kasi zaidi katika ulimwengu wote. Idadi kubwa ya nadharia katika fizikia hutumia kasi ya mwanga. Ni hatua iliyoanzishwa na jumuiya ya wanasayansi ambayo imetusaidia kutoka kwa fizikia na astronomia.

Katika makala hii tutakuambia kila kitu unachohitaji kujua kuhusu kasi ya mwanga, historia yake, sifa na ni nini.

Kasi ya mwanga ni nini

Kasi ya mwanga ni kipimo kilichowekwa na jumuiya ya wanasayansi na hutumiwa kwa kawaida katika nyanja za sayansi ya kimwili na ya nyota. Kasi ya mwanga inawakilisha umbali ambao mwanga husafiri katika kitengo cha saa.

Kuelewa miili ya angani, jinsi zinavyotenda, jinsi mionzi ya sumakuumeme inavyopitishwa, na jinsi mwanga unavyotambuliwa na jicho la mwanadamu ni muhimu sana katika kusoma miili ya angani.

Ikiwa tunajua umbali, tunaweza kujua ni muda gani inachukua mwanga kusafiri. Kwa mfano, mwanga kutoka kwa jua huchukua muda wa dakika 8 na sekunde 19 kufika Duniani. Kasi ya mwanga inachukuliwa kuwa ya mara kwa mara, isiyobadilika kwa wakati na nafasi ya kimwili. Ina thamani ya mita 299.792.458 kwa sekunde, au kilomita milioni 1.080 kwa saa.

Kasi hii inahusiana na mwaka wa nuru, kitengo cha urefu kinachotumiwa sana katika elimu ya nyota, ambayo ni umbali ambao mwanga husafiri katika mwaka mmoja. Kasi ya mwanga tunayoanzisha ni kasi yake katika utupu. Hata hivyo, mwanga husafiri kupitia vyombo vingine vya habari, kama vile maji, kioo, au hewa. Usambazaji wake unategemea sifa fulani za kati, kama vile kuruhusu, upenyezaji wa sumaku na sifa nyingine za sumakuumeme. Kisha kuna mikoa ya kimwili ambayo sumakuumeme kuwezesha usafirishaji wake, na zingine zinazoizuia.

Kuelewa tabia ya mwanga ni muhimu si tu kwa ajili ya utafiti wa astronomia, lakini pia kwa kuelewa fizikia inayohusika katika mambo kama vile satelaiti zinazozunguka Dunia.

Baadhi ya historia

Wagiriki walikuwa wa kwanza kuandika asili ya nuru, ambayo waliamini ilitoka kwa vitu kabla ya maono ya mwanadamu kutolewa ili kuikamata.  Nuru haikufikiriwa kusafiri hadi karne ya XNUMX, bali kama jambo la muda mfupi. Walakini, hii ilibadilika baada ya tukio la kupatwa kwa jua. Hivi majuzi, Galileo Galilei alifanya majaribio fulani ambayo yalitilia shaka "papo hapo" ya umbali unaosafirishwa na mwanga.

Wanasayansi mbalimbali walifanya majaribio mbalimbali, wengine wakiwa na bahati na wengine hawakubahatika, lakini katika zama hizi za mwanzo za kisayansi, tafiti hizi zote za fizikia zilifuata lengo la kupima kasi ya mwanga, hata kama vyombo na mbinu zao hazikuwa sahihi na zile za msingi zilikuwa ngumu. Galileo Galilei alikuwa wa kwanza kufanya majaribio ya kupima jambo hili, lakini hakupata matokeo ambayo yangesaidia kukokotoa muda wa kupita wa mwanga.

Ole Roemer alifanya jaribio la kwanza la kupima kasi ya mwanga mnamo 1676 kwa mafanikio ya jamaa. Kwa kusoma sayari, Roemer aligundua kutoka kwa kivuli cha Dunia ilionyesha kutoka kwa mwili wa Jupiter kwamba muda kati ya kupatwa kwa jua ulipunguzwa kadri umbali kutoka kwa Dunia unavyopungua, na kinyume chake. Ilipata thamani ya kilomita 214.000 kwa sekunde, takwimu inayokubalika kutokana na kiwango cha usahihi ambacho umbali wa sayari ungeweza kupimwa wakati huo.

Halafu, mnamo 1728, James Bradley pia alisoma kasi ya mwanga, lakini kwa kuona mabadiliko katika nyota, aligundua uhamishaji unaohusishwa na harakati ya Dunia kuzunguka jua, ambayo alipata thamani ya kilomita 301.000 kwa sekunde.

Mbinu mbalimbali zimetumika kuboresha usahihi wa vipimo, kwa mfano, mwaka wa 1958 mwanasayansi Froome. ilitumia kiingilizi cha microwave kupata thamani ya kilomita 299.792,5 kwa sekunde., ambayo ndiyo sahihi zaidi. Kuanzia mwaka wa 1970, ubora wa vipimo uliboreshwa kwa ubora na maendeleo ya vifaa vya laser vilivyo na uwezo mkubwa na utulivu mkubwa, na kwa matumizi ya saa za cesium ili kuboresha usahihi wa vipimo.

Hapa tunaona kasi ya mwanga katika vyombo vya habari tofauti:

• Tupu - 300.000 km / s
• Hewa - 2999,920 km / s
• Maji - 225.564 km / s
• Ethanoli - 220.588 km / s
• Quartz - 205.479 km / s
• Taji ya Crystal - 197,368 km / s
• Kioo cha Flint: 186,335 km / s
• Almasi - 123,967 km / s

Je, kuna faida gani kujua kasi ya mwanga?

Katika fizikia, kasi ya mwanga hutumiwa kama marejeleo ya kimsingi ya kupima na kulinganisha kasi katika ulimwengu. ni kasi ambayo inaeneza mionzi ya sumakuumeme, ikijumuisha mwanga unaoonekana, mawimbi ya redio, miale ya X na miale ya gamma. Uwezo wa kuhesabu kasi hii inatuwezesha kuhesabu umbali na nyakati katika ulimwengu.

Mfano muhimu wa jinsi kasi ya mwanga inavyotumika katika fizikia ni katika utafiti wa nyota. Kwa sababu nuru ya nyota inachukua muda kidogo kufika Duniani, tunapotazama nyota tunaangalia katika siku za nyuma. Kadiri nyota inavyokuwa mbali, ndivyo nuru yake inavyochukua muda mrefu kutufikia. Mali hii inaruhusu sisi kuchunguza ulimwengu kwa nyakati tofauti katika historia yake, kwa kuwa tunaweza kuchanganua nuru ya nyota ambazo zilifanyizwa mamilioni au hata mabilioni ya miaka iliyopita.

Katika unajimu, kasi ya mwanga ni muhimu kuhesabu umbali katika anga. Mwanga husafiri kwa kasi isiyobadilika ya takriban mita 299,792,458 kwa sekunde katika utupu. Hii inatuwezesha kupima umbali wa nyota na galaksi za mbali kwa kutumia dhana ya miaka ya mwanga. Mwaka mwepesi ni umbali ambao mwanga husafiri kwa mwaka mmoja, na ni sawa na takriban kilomita trilioni 9,461. Kwa kutumia kitengo hiki cha kipimo, wanaastronomia wanaweza kubainisha umbali wa vitu vya mbali vya astronomia na kuelewa vyema muundo na ukubwa wa ulimwengu.

Pia, kasi ya mwanga inahusiana na nadharia ya Albert Einstein ya uhusiano. Kulingana na nadharia hii, kasi ya mwanga ni mara kwa mara katika viunzi vyote vya kumbukumbu, ambayo ina maana muhimu kwa jinsi tunavyoelewa wakati na nafasi. Uhusiano maalum na wa jumla wa Einstein umebadilisha uelewa wetu wa ulimwengu na umesababisha maendeleo ya teknolojia kama vile GPS.

Natumaini kwamba kwa habari hii unaweza kujifunza zaidi kuhusu kasi ya mwanga na sifa zake.