Меню

Скорость света от солнца до луны



Скорость света

16,6 часов (на март 2012) [1] .

Ско́рость све́та в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме [2] . В физике традиционно обозначается латинской буквой «c» (произносится как [це]). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.

Содержание

В вакууме (пустоте)

Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м/с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году. На данный момент считают, что скорость света в вакууме — фундаментальная физическая постоянная, по определению, точно равная 299 792 458 м/с , или 1 079 252 848,8 км/ч . Точность значения связана с тем, что с 1983 года метр в Международной системе единиц (СИ) определён, как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1 / 299 792 458 секунды [3] . Для решения школьных задач и разного рода оценок, не требующих большой точности, обычно используют значение 300 000 000 м/с ( 3×10 8 м/с ).

В природе со скоростью света распространяются (в вакууме):

Массивные частицы могут иметь скорость, приближающуюся почти вплотную к скорости света, но всё же не достигающую её точно. Например, околосветовую скорость имеют массивные частицы, полученные на ускорителе или входящие в состав космических лучей.

В современной физике считается хорошо обоснованным утверждение, что причинное воздействие не может переноситься со скоростью, большей скорости света в вакууме (в том числе посредством переноса такого воздействия каким-либо физическим телом).

Хотя в принципе движение каких-то объектов со скоростью, большей скорости света в вакууме, вполне возможно, однако это могут быть, с современной точки зрения, только такие объекты, которые не могут быть использованы для переноса информации с их движением (например — солнечный зайчик в принципе может двигаться по стене со скоростью большей скорости света, но никак не может быть использован для передачи информации с такой скоростью от одной точки стены к другой) [4] . (Подробнее см. Сверхсветовое движение, также соответствующий раздел данной статьи ниже).

В прозрачной среде

Скорость света в прозрачной среде — скорость, с которой свет распространяется в среде, отличной от вакуума. В среде, обладающей дисперсией, различают фазовую и групповую скорость.

Фазовая скорость связывает частоту и длину волны монохроматического света в среде ( λ = c/ν ). Эта скорость обычно (но не обязательно) меньше c . Отношение фазовой скорости света в вакууме к скорости света в среде называется показателем преломления среды. Групповая скорость света в равновесной среде всегда меньше c . Однако в неравновесных средах она может превышать c . При этом, однако, передний фронт импульса все равно движется со скоростью, не превышающей скорости света в вакууме. В результате сверхсветовая передача информации остаётся невозможной.

Арман Ипполит Луи Физо на опыте доказал, что движение среды относительно светового луча также способно влиять на скорость распространения света в этой среде.

История измерений скорости света

Античные учёные, за редким исключением, считали скорость света бесконечной [5] . В Новое время этот вопрос стал предметом дискуссий. Галилей и Гук допускали, что она конечна, хотя и очень велика, в то время как Кеплер, Декарт и Ферма по-прежнему отстаивали бесконечность скорости света.

Первую оценку скорости света дал Олаф Рёмер (1676). Он заметил, что когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, затмения спутника Юпитера Ио запаздывают по сравнению с расчётами на 22 минуты . Отсюда он получил значение для скорости света около 220 000 км/с — неточное, но близкое к истинному. Спустя полвека открытие аберрации позволило подтвердить конечность скорости света и уточнить её оценку.

Сверхсветовое движение

Из специальной теории относительности следует, что превышение скорости света физическими частицами (массивными или безмассовыми) невозможно, так как это нарушило бы фундаментальный принцип причинности — в некоторых инерциальных системах отсчёта оказалась бы возможной передача сигналов из будущего в прошлое. Однако теория не исключает для гипотетических частиц, не взаимодействующих с обычными частицами, движение в пространстве-времени со сверхсветовой скоростью.

Гипотетические частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью, называются тахионами. Математически движение тахионов описывается преобразованиями Лоренца как движение частиц с мнимой массой. Чем выше скорость этих частиц, тем меньше энергии они несут, и наоборот, чем ближе их скорость к скорости света, тем больше их энергия — так же, как и энергия обычных частиц, энергия тахионов стремится к бесконечности при приближении к скорости света. Это самое очевидное следствие преобразования Лоренца, не позволяющее массивной частице (как с вещественной, так и с мнимой массой) достичь скорости света — сообщить частице бесконечное количество энергии просто невозможно.

Следует понимать, что, во-первых, тахионы — это класс частиц, а не один вид частиц, и во-вторых, никакое физическое взаимодействие не может распространяться быстрее скорости света. Из этого следует, что тахионы не нарушают принцип причинности — с обычными частицами они никак не взаимодействуют, а разность их скоростей также не достигает скорости света.

Обычные частицы, движущиеся медленнее света, называются тардионами. Тардионы не могут достичь скорости света, а только лишь сколь угодно близко подойти к ней, так как при этом их энергия становится неограниченно большой. Все тардионы обладают массой, в отличие от безмассовых частиц, называемых люксонами. Люксоны в вакууме всегда движутся со скоростью света, к ним относятся фотоны, глюоны и гипотетические гравитоны.

В планковской системе единиц скорость света в вакууме равна 1, то есть свет проходит 1 единицу планковской длины за единицу планковского времени.

C 2006 года появляются сообщения о том, что в так называемом эффекте квантовой телепортации взаимодействие распространяется быстрее скорости света. Например, в 2008 г. исследовательская группа доктора Николаса Гизена (Nicolas Gisin) из университета Женевы, исследуя разнесённые на 18 км в пространстве запутанные фотонные состояния, якобы показала, что «взаимодействие между частицами осуществляется со скоростью, примерно в сто тысяч раз большей скорости света». Ранее также обсуждался так называемый парадокс Хартмана — сверхсветовая скорость при туннельном эффекте. Анализ этих и подобных результатов показывает, что они не могут быть использованы для сверхсветовой передачи какого-либо несущего информацию сообщения или для перемещения вещества [6] .

В результате обработки данных эксперимента OPERA [7] , набранных с 2008 по 2011 год в лаборатории Гран-Сассо совместно с ЦЕРН, было зафиксировано статистически значимое указание на превышение скорости света мюонными нейтрино [8] . Сообщение об этом сопровождалось публикацией в архиве препринтов [9] . Полученные результаты специалисты подвергли сомнению, поскольку они не согласуются не только с теорией относительности, но и с другими экспериментами с нейтрино [10] . В марте 2012 года в том же тоннеле были проведены независимые измерения, и сверхсветовых скоростей нейтрино они не обнаружили [11] [12] . В мае 2012 года OPERA провела ряд контрольных экспериментов и пришла к окончательному выводу, что причиной ошибочного предположения о сверхсветовой скорости стал технический дефект (плохо вставленный разъём оптического кабеля) [13] .

В культуре

В фантастическом рассказе «Светопреставление» Александр Беляев описывает ситуацию, когда скорость света снижается до нескольких метров в секунду.

Источник

Световой год

А вы знаете, почему астрономы не применяют световой год для вычисления расстояний к отдаленным объектам в космосе?

Световой год – общие сведения

Световой год – это внесистемная единица измерения расстояний в космическом пространстве. Она повсеместно используется в популярных книгах и учебниках по астрономии. Тем не менее, в профессиональной астрофизике данная цифра используется крайне редко и зачастую для определения расстояний к недалеким объектам в космосе. Причина этого проста: если определять расстояние в световых годах к дальним объектам во Вселенной, число окажется настолько огромным, что использовать его для физико-математических вычислений будет непрактично и неудобно. Поэтому вместо светового года в профессиональной астрономии используются такая единица измерения как парсек, которой намного удобнее оперировать при произведении сложных математических расчетов.

Определение термина

Ближайшие к Солнцу звезды

Определение термина «световой год» мы можем найти в любом учебнике астрономии. Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за один земной год. Такое определение может удовлетворить любителя, но специалист по космологии сочтет его неполным. Он заметит, что световой год – это не просто расстояние, которое свет проходит за год, а расстояние, которое луч света за 365,25 земных дня проходит в вакууме, не испытывая на себе влияние магнитных полей.

Световой год равен 9,46 триллионам километров. Именно такое расстояние луч света проходит за год. Но как астрономы добились такого точного определения лучевого пути? Об этом мы поговорим ниже.

Как определили скорость света

Измерение скорости света

В древние времена считалось, что свет распространяется во Вселенной мгновенно. Однако начиная с семнадцатого века, ученые начали сомневаться в этом. Первым в выше предложенном утверждении усомнился Галилей. Именно он пробовал определить время, за которое луч света проходит расстояние в 8 км. Но из-за того, что такое расстояние было ничтожно малым для такой величины, как скорость света, эксперимент закончился неудачей.

Первым серьезным сдвигом в этом вопросе было наблюдение известного датского астронома Олафа Рёмер. В 1676 году он заметил разницу во времени затмения спутников Юпитера в зависимости от приближения и удаления к ним Земли в космическом пространстве. Данное наблюдение Рёмер успешно связал с тем фактом, что чем дальше Земля удаляется от Юпитера, тем больше времени требуется свету, отражаемому от них, чтобы пройти расстояние к нашей планете.

Суть данного факта Рёмер уловил точно, но вот вычислить достоверную величину скорости света ему так и не удалось. Его подсчеты были неверны, поскольку в семнадцатом веке он не мог располагать точными данными о расстоянии от Земли к другим планетам Солнечной системы. Эти данные были определены несколько позже.

Дальнейшие сдвиги в исследованиях и определение светового года

Гипотетический фотон, скитающийся от Земли до Луны. Все пропорции соблюдены.

В 1728 году английскому астроному Джеймсу Брэдли, обнаружившему эффект аберрации звезд, удалось первому вычислить примерную скорость света. Он определили ее значение в 301 тыс. км/с. Но это значение было неточным. Более совершенные методы вычисления скорости света были произведены безотносительно к космическим телам – на Земле.

Материалы по теме

Парсек

Наблюдения за скоростью света в вакууме при помощи вращающегося колеса и зеркала, были произведены А.Физо и Л. Фуко соответственно. С их помощью физикам удалось приблизиться к реальному значению этой величины.

Точная скорость света

Точную скорость света ученым удалось определить только в прошлом веке. Основываясь на теории электромагнетизма Максвелла, при помощи современной лазерной техники и вычислений с поправкой на коэффициент преломления лучевого потока в воздухе, ученым удалось вычислить точную величину скорости света 299 792,458 км/с. Этой величиной астрономы пользуются до сих пор. Дальше определить световой день, месяц и год было уже делом техники. Путем нехитрых вычислений ученые получили цифру 9,46 триллионов километров – именно столько времени потребовалось бы лучу света для того, чтобы облететь длину земной орбиты.

Самые популярные примеры расстояний в световых годах

Дистанция между Землей и Луной

  1. Один световой год равен 63 241,077 астрономическим единицам и 0,306 601 парсеку;
  2. Расстояние от Земли до Луны составляет 4·10 −8 световых лет или 380 тыс. км. То есть, лучу света, посланному с Земли, необходимо всего 1,3 секунды, чтобы туда долететь;
  3. Центр галактики Млечный Путь расположен от Солнца на расстоянии 26 тыс. световых лет.;
  4. Солнечному свету требуется примерно 5 часов для того, чтобы достичь Плутона – одного из наиболее отдаленных объектов Солнечной системы;
  5. Вторая после Солнца ближайшая к нам звезда – Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых лет от Земли, а ближайшая к нам галактика Андромеда – 2,5 млн. световых лет.

‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Световой год» title=»Световой год»>

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Источник

Скорость света

Быстрейшие аппараты, корабли и всё в космосе просто ползают по космическому пространству, где царит – скорость света. Скорость света это 7 оборотов вокруг Земли всего за одну секунду, скорость света это 300 000 км/сек. Скорость света позволяет проходить нашей жизни без задержек, всё что происходит вокруг нас, каждое мгновение не остается незамеченным благодаря скорости света . Скорость света кажется нам невообразимо быстрой в повседневной жизни, но в таком пространстве, как Вселенная, скорость света весьма и весьма медлительна.

Скорость света

Несмотря на свою быстроту в масштабе планета свету требуется лишь 1,3 секунды чтобы добраться до Луны, но это еще мелочь, по сравнению с другими небесными телами. Свету от нашей звезды – Солнца требуется целых 8 минут, чтобы достичь нашей планеты, иными словами, если Солнце вдруг резко исчезнет, мы узнаем об этом только через 8 минут. Так же замедляется и коммуникация с космическими аппараты, находящиеся на отдаленных уголках Солнечной системы. Для того чтобы сигнал дошел до аппарата на Марсе и вернулся обратно потребуется 44 минуты, до станции “Касини” у Сатурна – 3 часа, а до зонда, находящегося на границе Солнечной системы, скорости света понадобится более 29 часов.

Всё что мы знаем о происхождении Вселенной мы узнали благодаря скорости света. Смотря всё дальше и дальше в космическое пространство мы всё дальше и дальше смотрим в прошлое, свет от самых далеких мест Вселенной достигает нашей планеты миллиарды лет, смотря на эти объекты ученые видят то, какой Вселенная была в зародыше. Все галактики были похожи друг на друга и имели схожее строение. Скорость света это уникальный барьер, преодоление которого откроет массу возможностей для человека.

Световой год

Расстояния в космосе просто огромны. Некоторые расстояния просто не укладываются у человека в голове, поэтому, для облегчения расчетов расстояния, была придумана новая единица измерения расстояния – световой год. Световой год = 9,5 000 000 000 000 км. (девять с половиной триллионов километров) – расстояние, которое свет преодолевает за один год. Свет от Центра Млечного пути достигает нас за 26 000 лет, самая ближайшая к нам галактика – Андромеда, расстояние до которой равно 2 500 000 световых лет.

Альберт Эйнштейн установил правило: “Световой барьер непреодолим”. Физики могут разогнать мелкие частицы до 99,9999% от скорости света, но скорость света преодолеть так и не удалось, в отличии от звукового барьера.

Источник

Читайте также:  Натяжной потолок установка точечного света

Свет и его значения © 2022
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Adblock
detector

Солнечному свету требуется около 8 минут 19 секунд, чтобы достигнуть Земли
Точные значения
Метров в секунду
Приблизительное время путешествия светового сигнала
Расстояние
от ближайшей галактики (Карликовой галактики в Большом Псе) до Земли