Напевно, ви не раз чули, що швидкість світла найвища у всьому Всесвіті. Велика кількість теорій у фізиці використовують швидкість світла. Це міра, встановлена науковою спільнотою, яка допомогла нам у фізиці та астрономії.
У цій статті ми розповімо вам усе, що вам потрібно знати про швидкість світла, її історію, характеристики та для чого вона потрібна.
Що таке швидкість світла
Швидкість світла — це вимірювання, призначене науковим співтовариством і загальновживане в галузях фізичних і астрономічних наук. Швидкість світла представляє відстань, яку світло проходить за одиницю часу.
Розуміння небесних тіл, як вони поводяться, як передається електромагнітне випромінювання та як світло сприймається людським оком, має вирішальне значення для вивчення небесних тіл.
Якщо ми знаємо відстань, ми можемо сказати, скільки часу потрібно світлу, щоб подолати. Наприклад, світло від Сонця досягає Землі приблизно за 8 хвилин 19 секунд. Швидкість світла вважається універсальною постійною, незмінною в часі та фізичному просторі. Його значення становить 299.792.458 1.080 XNUMX метрів на секунду, або XNUMX мільйонів кілометрів на годину.
Ця швидкість пов’язана зі світловим роком, одиницею довжини, яка широко використовується в астрономії, тобто відстанню, яку проходить світло за один рік. Швидкість світла, яку ми вводимо, це його швидкість у вакуумі. Однак світло поширюється через інші середовища, такі як вода, скло або повітря. Його пропускання залежить від певних властивостей середовища, таких як діелектрична проникність, магнітна проникність та інші електромагнітні властивості. Крім того, є фізичні області, які електромагнітно полегшують його транспортабельність, та інші, що перешкоджають цьому.
Розуміння поведінки світла важливо не лише для вивчення астрономії, але й для розуміння фізики, пов’язаної з такими речами, як супутники, що обертаються навколо Землі.
Якась історія
Греки були першими, хто записав походження світла, яке, на їхню думку, виходило від предметів до того, як людський зір був випущений, щоб його вловити. Вважалося, що світло не подорожує до XNUMX століття, а скоріше як тимчасове явище. Однак це змінилося після спостереження за затемненням. Нещодавно Галілео Галілей провів певні експерименти, які поставили під сумнів «миттєвість» відстані, пройденої світлом.
Різні вчені проводили різноманітні експерименти, деяким пощастило, а деяким ні, але в цю ранню наукову еру всі ці дослідження фізики переслідували мету вимірювання швидкості світла, навіть якщо їхні інструменти та методи були неточними, а основні були складними. Галілео Галілей був першим, хто провів експерименти для вимірювання цього явища, але він не отримав результатів, які допомогли б розрахувати час проходження світла.
Оле Ремер зробив першу спробу виміряти швидкість світла в 1676 році з відносним успіхом. Вивчаючи планети, Ремер виявив за тінню Землі, відбитою від тіла Юпітера, що час між затемненнями скорочується, коли відстань від Землі зменшується, і навпаки. Він отримав значення 214.000 XNUMX кілометрів на секунду, що є прийнятним показником, враховуючи рівень точності, з якою на той час можна було виміряти планетарні відстані.
Потім, у 1728 році, Джеймс Бредлі також вивчав швидкість світла, але, спостерігаючи зміни в зірках, він виявив зміщення, пов’язане з рухом Землі навколо Сонця, з якого він вивів значення 301.000 XNUMX кілометрів на секунду.
Для підвищення точності вимірювань застосовувалися різні методи, наприклад, у 1958 р. вчений Фрум використав мікрохвильовий інтерферометр, щоб отримати значення 299.792,5 XNUMX кілометрів на секунду, що є найбільш точним. З 1970 року якість вимірювань якісно покращилася завдяки розробці лазерних пристроїв з більшою потужністю та більшою стабільністю, а також із застосуванням цезієвих годинників для підвищення точності вимірювань.
Тут ми бачимо швидкість світла в різних середовищах:
- Порожній – 300.000 XNUMX км/с
- Повітря – 2999,920 км/с
- Вода – 225.564 XNUMX км/с
- Етанол – 220.588 км/с
- Кварц – 205.479 км/с
- Crystal Crown – 197,368 км/с
- Флінт-кристал: 186,335 XNUMX км/с
- Алмаз – 123,967 км/с
Яка користь від знання швидкості світла?
У фізиці швидкість світла використовується як фундаментальний орієнтир для вимірювання та порівняння швидкостей у Всесвіті. це швидкість, з якою він поширюється електромагнітне випромінювання, включаючи видиме світло, радіохвилі, рентгенівські та гамма-промені. Здатність кількісно визначити цю швидкість дозволяє нам обчислювати відстані та час у космосі.
Важливим прикладом того, як швидкість світла використовується у фізиці, є дослідження зірок. Оскільки зоряному світлу потрібен обмежений час, щоб досягти Землі, коли ми дивимося на зірку, ми заглядаємо в минуле. Чим далі зірка, тим довше її світлу потрібно, щоб досягти нас. Ця властивість дозволяє нам досліджувати Всесвіт у різні періоди його історії, оскільки ми можемо аналізувати світло зірок, які утворилися мільйони або навіть мільярди років тому.
В астрономії швидкість світла має вирішальне значення для обчислення відстаней у космосі. Світло поширюється у вакуумі з постійною швидкістю приблизно 299,792,458 XNUMX XNUMX метрів за секунду. Це дозволяє нам вимірювати відстані до далеких зірок і галактик за допомогою концепції світлових років. Світловий рік - це відстань, яку світло проходить за один рік і дорівнює приблизно 9,461 трильйону кілометрів. Використовуючи цю одиницю вимірювання, астрономи можуть визначити відстань до віддалених астрономічних об’єктів і краще зрозуміти структуру та масштаб Всесвіту.
Крім того, швидкість світла пов'язана з теорією відносності Альберта Ейнштейна. Згідно з цією теорією, швидкість світла постійна в усіх системах відліку, що має важливі наслідки для того, як ми розуміємо час і простір. Спеціальна та загальна теорії відносності Ейнштейна революціонізували наше розуміння Всесвіту та призвели до розвитку таких технологій, як GPS.
Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатися більше про швидкість світла та її характеристики.