Universumi on erittäin suuri paikka. Kun tähtitieteilijät katsoivat kauemmas avaruuteen vuosisatojen ajan ja syvemmälle menneisyyteen, he ymmärsivät, kuinka pieni ja merkityksetön planeettamme ja lajamme näyttävät vertailusta. Samaan aikaan käynnissä olevat tutkimukset sähkömagneettisuudesta ja kaukaisista tähtiistä saivat tutkijat päättelemään, mikä on valon nopeus - ja että se on nopein saavutettavissa oleva nopeus.
Sellaisenaan, tähtitieteilijät ovat ryhtyneet käyttämään etäisyyden valoa, joka kulkee yhden vuoden sisällä (alias. Valovuosi) etäisyyksien mittaamiseksi tähtienvälisellä ja galaktienvälisellä asteikolla. Mutta kuinka kaukana valo kulkee vuodessa? Periaatteessa se liikkuu nopeudella 299 792 458 metriä sekunnissa (1080 miljoonaa km / tunti; 671 miljoonaa mph), joka ajaa noin 9 460,5 miljardiin km (5 878,5 miljardia mailia) vuodessa.
Valon nopeus:
Valon nopeuden laskeminen on ollut tutkijoiden huolenaihe monien vuosisatojen ajan. Ja ennen 1700-lukua oli erimielisyyttä siitä, oliko valon nopeus rajallinen vai liikkuiko se hetkessä paikasta toiseen. Tanskalainen tähtitieteilijä Ole Romer ratkaisi väitteen vuonna 1676, kun hänen havaintonsa Jupiterin kuun Io näennäisestä liikkeestä paljastivat, että valon nopeus oli rajallinen.
Havaintojensa perusteella kuuluisa hollantilainen tähtitieteilijä Christiaan Huygens laski valon nopeudeksi 220 000 km / s (136 701 mi / s). Pesän aikana kahden vuosisadan ajan valon nopeutta tarkennettiin edelleen ja edelleen, jolloin saatiin arvioita, jotka vaihtelivat noin 299 000 - 315 000 km / s (185 790 - 195 732 mi / s).
Tätä seurasi James Clerk Maxwell, joka ehdotti vuonna 1865, että valo oli sähkömagneettinen aalto. Hänen sähkömagneettisuusteoriansa valon nopeutta edustaa C. Ja sitten vuonna 1905 Albert Einstein ehdotti teoriaansa erityisestä suhteellisuudesta, joka postuloi, että valon nopeus (C) oli vakio riippumatta tarkkailijan inertiaalisesta viitekehyksestä tai valonlähteen liikkeestä.
Vuoteen 1975 mennessä, vuosisatojen hienostuneiden mittausten jälkeen, valon nopeus tyhjiössä laskettiin nopeudeksi 299 792 458 metriä sekunnissa. Käynnissä oleva tutkimus paljasti myös, että valo kulkee eri aallonpituuksilla ja koostuu fotoneista tunnetuista subatomisista hiukkasista, joilla ei ole massaa ja jotka käyttäytyvät sekä hiukkasina että aalloina.
Valovuosi:
Kuten jo todettiin, valon nopeus (ilmaistuna metreinä sekunnissa) tarkoittaa, että valo kulkee 9 460 528 000 000 km (tai 5 878 499 817 000 mailia) yhden vuoden aikana. Tätä etäisyyttä kutsutaan ”valovuonna”, ja sitä käytetään mittaamaan kohteita maailmankaikkeudessa, jotka ovat huomattavan kaukana meistä.
Esimerkiksi lähin tähti Maahan (Proxima Centauri) on karkeasti 4,22 valovuoden päässä. Linnunradan galaksin keskusta on 26 000 valovuoden päässä, kun taas lähin suuri galaksi (Andromeda) on 2,5 miljoonan valovuoden päässä. Tähän mennessä maapallon kauimman galaksin ehdokas on MACS0647-JD, joka sijaitsee noin 13,3 miljardin valovuoden päässä.
Ja kosminen mikroaaltouuni-tausta, jäännössäteily, jonka uskotaan olevan jäljellä Isosta Bangista, sijaitsee noin 13,8 miljardin valovuoden päässä. Tämän säteilyn löytäminen ei vain tukenut Big Bang Theorya, vaan antoi myös tähtitieteilijöille tarkan arvion maailmankaikkeuden ikästä. Tämä tuo esiin toisen tärkeän seikan kosmisten etäisyyksien mittaamisessa valovuosina, mikä on se, että tila ja aika ovat toisiinsa kytkeytyneet.
Kun näemme kaukaisesta esineestä tulevan valon, katsomme tosiasiassa taaksepäin. Kun näemme valon tähdeltä, joka sijaitsee 400 valovuoden päässä, näemme tosiasiassa valon, joka säteili tähtiä 400 vuotta sitten. Siksi näemme tähden sellaisena kuin se näytti 400 vuotta sitten, ei sellaisena kuin se näyttää tänään. Seurauksena on, että tarkastelemalla miljardeja valovuosia esineitä maapallolta katsomme miljardeja valovuosia taaksepäin.
Kyllä, valo kulkee erittäin nopealla nopeudella. Mutta ottaen huomioon maailmankaikkeuden pelkkä koko ja mittakaava, voi silti viedä miljardeja vuosia tietyistä maailmankaikkeuden pisteistä päästäkseen meille täällä maan päällä. Siksi miksi tietää, kuinka kauan valon kuluminen yhden vuoden matkalla on niin hyödyllistä tutkijoille. Sen lisäksi, että se antaa meille mahdollisuuden ymmärtää maailmankaikkeuden mittakaava, se myös antaa meille mahdollisuuden kartoittaa kosmisen evoluutioprosessin.
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita valon nopeudesta täällä Space Magazine -lehdessä. Tässä on kuinka kaukana on valovuosi ?, Mikä on valon nopeus? Kuinka paljon tavaraa on valovuonna ?, Kuinka valo kulkee? Ja kuinka kaukana voit nähdä maailmankaikkeudessa?
Haluatko lisätietoja valovuoteista? Tässä on artikkeli HowStuffWorksin valovuosista, ja tässä on vastaus PhysLinkiltä.
Olemme myös nauhoittaneet jakson tähtitieteen näyttelijöistä tästä aiheesta. Kuuntele tästä, Jakso 10: Etäisyyden mittaaminen maailmankaikkeudessa.
Lähteet:
- NASA - Kuinka nopea valon nopeus on?
- NASA: Starchild - Mikä on valovuosi ja kuinka se mitataan?
- Wikipedia - Valon nopeus
- UCR - Kuinka valon nopeus mitataan?
