Visums ir ārkārtīgi liela vieta. Kad astronomi gadsimtiem ilgi meklēja kosmosu plašāk un dziļāk pagātnē, viņi saprata, cik salīdzinoši izskatās maza un nenozīmīga mūsu planēta un sugas. Tajā pašā laikā notiekošie pētījumi par elektromagnētismu un tālām zvaigznēm lika zinātniekiem secināt, kāds ir gaismas ātrums - un ka tas ir ātrākais pieejamais ātrums.
Kā astronomi ir izvēlējušies izmantot attālumu gaismai, kas pārvietojas viena gada laikā (pazīstams arī kā gaismas gads), lai izmērītu attālumus starpzvaigžņu un starpgalaktiskā mērogā. Bet cik tālu gaisma iet gadā? Pamatā tas pārvietojas ar ātrumu 299 792 458 metri sekundē (1080 miljoni km / stundā; 671 miljons jūdzes stundā), kas gadā nobrauc aptuveni 9,460,5 miljardus km (5878,5 miljardus jūdžu).
Gaismas ātrums:
Gaismas ātruma aprēķināšana daudzu gadsimtu garumā bija zinātnieku satraukums. Un pirms 17. gadsimta nebija domstarpību par to, vai gaismas ātrums ir ierobežots, vai tas uzreiz pāriet no vienas vietas uz nākamo. 1676. gadā dāņu astronoms Ole Romērs nokārtoja šo argumentu, kad viņa novērojumi par Jupitera mēness Io šķietamo kustību atklāja, ka gaismas ātrums ir ierobežots.
Pēc saviem novērojumiem slavenais holandiešu astronoms Kristians Hjūgens aprēķināja gaismas ātrumu 220 000 km / s (136 701 jūdzes / s). Ligzdas laikā divus gadsimtus gaismas ātrums tika uzlabots arvien tālāk, iegūstot aprēķinus, kas svārstījās no aptuveni 299 000 līdz 315 000 km / s (185 790 līdz 195 732 jūdzes / s).
Tam sekoja Džeimss Klerks Maksvels, kurš 1865. gadā ierosināja, ka gaisma ir elektromagnētisks vilnis. Viņa elektromagnētisma teorijā gaismas ātrumu attēloja kā c. Un tad 1905. gadā Alberts Einšteins ierosināja savu īpašās relativitātes teoriju, kas postulēja, ka gaismas ātrums (c) bija nemainīgs neatkarīgi no novērotāja inerciālā atskaites rāmja vai gaismas avota kustības.
Pēc 1975. gada, pēc gadsimtiem ilgos izsmalcinātos mērījumus, gaismas ātrums vakuumā tika aprēķināts kā 299 792 458 metri sekundē. Pašreizējie pētījumi arī atklāja, ka gaisma pārvietojas dažādos viļņu garumos un to veido subatomiskas daļiņas, kas pazīstamas kā fotoni, kurām nav masas un kuras darbojas kā daļiņas, tā kā viļņi.
Gaismas gads:
Kā jau minēts, gaismas ātrums (izteikts metros sekundē) nozīmē, ka gaisma viena gada laikā nobrauc 9,460,528,000,000 km (vai 5,878,499,817,000 jūdzes). Šis attālums ir pazīstams kā “gaismas gads”, un to izmanto, lai izmērītu objektus Visumā, kas atrodas ievērojamā attālumā no mums.
Piemēram, tuvākā Zemei zvaigzne (Proxima Centauri) ir aptuveni 4,22 gaismas gadu attālumā. Piena ceļa galaktikas centrs atrodas 26 000 gaismas gadu attālumā, bet tuvākā lielā galaktika (Andromeda) atrodas 2,5 miljonu gaismas gadu attālumā. Līdz šim tālākās galaktikas kandidāts no Zemes ir MACS0647-JD, kas atrodas aptuveni 13,3 miljardu gaismas gadu attālumā.
Un kosmiskais mikroviļņu fons, relikvijas starojums, kas, domājams, ir palicis no Lielā sprādziena, atrodas aptuveni 13,8 miljardu gaismas gadu attālumā. Šī starojuma atklāšana ne tikai pastiprināja Lielā sprādziena teoriju, bet arī ļāva astronomiem precīzi novērtēt Visuma vecumu. Tas parāda vēl vienu svarīgu punktu kosmisko attālumu mērīšanā gaismas gados, kas ir fakts, ka telpa un laiks ir savstarpēji saistīti.
Jūs redzat, kad mēs redzam gaismu, kas nāk no tālu objekta, mēs faktiski atskatāmies laikā. Kad mēs redzam gaismu no zvaigznes, kas atrodas 400 gaismas gadu attālumā, mēs patiesībā redzam gaismu, kas tika izstarota no zvaigznes pirms 400 gadiem. Tāpēc mēs redzam zvaigzni tādu, kāda tā izskatījās pirms 400 gadiem, nevis tādu, kāda tā ir šodien. Tā rezultātā, apskatot objektus miljardiem gaismas gadu attālumā no Zemes, ir jāredz miljardiem gaismas gadu atpakaļ laikā.
Jā, gaisma pārvietojas ārkārtīgi ātri. Bet, ņemot vērā Visuma milzīgo izmēru un mērogu, no noteiktiem Visuma punktiem joprojām var paiet miljardiem gadu, lai sasniegtu mūs šeit, uz Zemes. Tāpēc zinātniekiem ir tik noderīgi zināt, cik ilgs laiks nepieciešams viena gada ceļojumiem. Tas ne tikai ļauj mums izprast Visuma mērogu, bet arī ļauj izcelt kosmiskās evolūcijas procesu.
Mēs esam rakstījuši daudzus rakstus par gaismas ātrumu šeit, Space Magazine. Lūk, cik tālu ir gaismas gads ?, kāds ir gaismas ātrums ?, Cik daudz lietu ir gaismas gadā ?, Kā pārvietojas gaisma? Un cik tālu jūs varat redzēt Visumu?
Vai vēlaties iegūt vairāk informācijas par gaismas gadiem? Šis ir raksts par HowStuffWorks gaismas gadiem, un šeit ir PhysLink atbilde.
Mēs esam ierakstījuši arī astronomijas dalībnieku sēriju par šo tēmu. Klausieties šeit, 10. epizode: Attāluma mērīšana Visumā.
Avoti:
- NASA - cik ātrs ir gaismas ātrums?
- NASA: Starchild - kas ir gaismas gads un kā to mēra?
- Wikipedia - Gaismas ātrums
- UCR - kā mēra gaismas ātrumu?
