Lysets hastighed

RømerEdit

Ole Christensen Rømer brugte en astronomisk måling til at lave det første kvantitative estimat af lysets hastighed. Målt fra Jorden er perioderne for måner, der kredser om en fjern planet, kortere, når Jorden nærmer sig planeten, end når Jorden fjerner sig fra den. Den afstand, som lyset tilbagelægger fra planeten (eller dens måne) til Jorden, er kortere, når Jorden befinder sig på det punkt i sin bane, der er tættest på planeten, end når Jorden befinder sig på det fjerneste punkt i sin bane, idet afstandsforskellen svarer til diameteren af Jordens bane omkring Solen. Den observerede ændring i månens omløbstid er i virkeligheden forskellen i den tid, det tager lyset at tilbagelægge den kortere eller længere afstand. Rømer observerede denne effekt for Jupiters inderste måne Io, og han udledte heraf, at lyset tager 22 minutter om at krydse diameteren af Jordens bane.

BradleyEdit

En stjerne udsender en lysstråle, som rammer objektivet i et teleskop. Mens lyset bevæger sig ned gennem teleskopet til dets okular, bevæger teleskopet sig mod højre. For at lyset skal blive inde i teleskopet, skal teleskopet vippes til højre, hvilket får den fjerne kilde til at fremstå et andet sted til højre.
Lysaberration: Lys fra en fjern kilde fremstår som om det kommer fra et andet sted for et teleskop i bevægelse på grund af lysets begrænsede hastighed.

En anden metode er at bruge lysaberrationen, der blev opdaget og forklaret af James Bradley i det 18. århundrede. Denne effekt er resultatet af vektoradditionen af lysets hastighed, der ankommer fra en fjern kilde (f.eks. en stjerne), og observatørens hastighed (se diagrammet til højre). En observatør i bevægelse ser således lyset komme fra en lidt anden retning og ser derfor kilden i en position, der er forskudt fra dens oprindelige position. Da jordens hastighedsretning ændrer sig løbende, når jorden kredser om solen, medfører denne effekt, at stjernernes tilsyneladende position flytter sig rundt. Ud fra vinkelforskellen i stjernernes position er det muligt at udtrykke lysets hastighed i form af Jordens hastighed omkring Solen. Dette kan sammen med den kendte længde af et år let omregnes til den tid, der er nødvendig for at rejse fra Solen til Jorden. I 1729 brugte Bradley denne metode til at udlede, at lyset rejste 10.210 gange hurtigere end Jorden i dens bane (det moderne tal er 10.066 gange hurtigere) eller tilsvarende, at det ville tage lyset 8 minutter og 12 sekunder at rejse fra Solen til Jorden.

ModernEdit

I dag måles “lysets tid pr. afstandsenhed” – den omvendte værdi af c (1/c), udtrykt i sekunder pr. astronomisk enhed – ved at sammenligne den tid, som radiosignalerne tager for at nå forskellige rumfartøjer i solsystemet. Rumfartøjernes position beregnes ud fra Solens og de forskellige planeters gravitationseffekter. Ved at kombinere mange af disse målinger fås en værdi for lystiden pr. afstandsenhed, der passer bedst muligt. Fra 2009 er det bedste skøn, som er godkendt af Den Internationale Astronomiske Union (IAU), som følger:

lystid pr. afstandsenhed: 499,00478383836(10) s c = 0,0020039888880410(4) AU/s c = 173,144632674(3) AU/dag.

Den relative usikkerhed i disse målinger er 0,02 dele pr. milliard (2×10-11), hvilket svarer til usikkerheden i jordbaserede målinger af længden ved interferometri. Da meteren er defineret som den længde, der tilbagelægges af lyset i et bestemt tidsinterval, kan målingen af lystiden for en afstandsenhed også tolkes som en måling af længden af en AU i meter. Meteren anses for at være en enhed for egentlig længde, mens AU ofte anvendes som en enhed for observeret længde i en given referenceramme.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.