A fény sebessége

RømerEdit

Ole Christensen Rømer egy csillagászati mérést használt fel a fény sebességének első mennyiségi becslésére. A Földről mérve egy távoli bolygó körül keringő holdak periódusai rövidebbek, amikor a Föld közeledik a bolygóhoz, mint amikor a Föld távolodik tőle. A fény által a bolygóról (vagy holdjáról) a Földig megtett távolság rövidebb, amikor a Föld a pályájának a bolygóhoz legközelebbi pontján van, mint amikor a Föld a pályájának legtávolabbi pontján van; a távolságkülönbség a Föld Nap körüli pályájának átmérője. A Hold keringési idejének megfigyelt változása valójában a fénynek a rövidebb vagy hosszabb távolság megtételéhez szükséges idő különbsége. Rømer a Jupiter legbelső holdján, az Io-nál figyelte meg ezt a hatást, és arra a következtetésre jutott, hogy a fénynek 22 perc kell ahhoz, hogy a Föld pályájának átmérőjét átlépje.

BradleyEdit

Egy csillag fénysugarat bocsát ki, amely a távcső objektívjébe csapódik. Miközben a fény lefelé halad a távcső okulárjáig, a távcső jobbra mozog. Ahhoz, hogy a fény a távcsőben maradjon, a távcsövet jobbra kell dönteni, így a távoli forrás jobbra máshol jelenik meg.
A fény aberrációja: a távoli forrásból érkező fény a fény véges sebessége miatt egy mozgó távcső számára máshonnan látszik.

Egy másik módszer a fény aberrációja, amelyet James Bradley fedezett fel és magyarázott meg a 18. században. Ez a hatás egy távoli forrásból (például csillagból) érkező fény sebességének és a megfigyelő sebességének vektoriális összeadásából adódik (lásd a jobb oldali ábrát). A mozgó megfigyelő így a fényt kissé más irányból érkezőnek látja, és következésképpen a forrást az eredeti helyzetéhez képest eltolt pozícióban látja. Mivel a Föld sebességének iránya folyamatosan változik, ahogy a Föld kering a Nap körül, ez a hatás a csillagok látszólagos helyzetének elmozdulását okozza. A csillagok helyzetének szögeltéréséből a fénysebesség kifejezhető a Föld Nap körüli sebességével. Ez az ismert évhosszúsággal könnyen átszámítható a Naptól a Földig tartó út megtételéhez szükséges időre. 1729-ben Bradley ezt a módszert használta arra a következtetésre, hogy a fény 10 210-szer gyorsabban halad a Föld körüli pályán, mint a Föld (a mai érték 10 066-szor gyorsabb), vagy ennek megfelelően a fénynek 8 perc 12 másodperc alatt kell eljutnia a Naptól a Földig.

ModernEdit

A “fényidő egységnyi távolságra” – a c fordítottja (1/c), csillagászati egységenként másodpercben kifejezve – napjainkban úgy mérik, hogy összehasonlítják a rádiójeleknek a Naprendszerben lévő különböző űreszközökhöz való eljutási idejét. Az űreszközök helyzetét a Nap és a különböző bolygók gravitációs hatásaiból számítják ki. Sok ilyen mérés kombinálásával kapjuk meg az egységnyi távolságra jutó fényidő legjobban illeszkedő értékét. A Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) által 2009-ben jóváhagyott legjobb becslés:

fényidő egységnyi távolságra: 499,004783836(10) s c = 0,00200398880410(4) AU/s c = 173,144632674(3) AU/nap.

A relatív bizonytalanság ezekben a mérésekben 0,02 rész/milliárd (2×10-11), ami megegyezik a földi interferometriás hosszmérések bizonytalanságával. Mivel a métert a fény által egy bizonyos időintervallumban megtett hosszként határozzák meg, az egységnyi távolságra eső fényidő mérése úgy is értelmezhető, mint egy AU hosszának mérése méterben. A métert a saját hosszúság mértékegységének tekintik, míg az AU-t gyakran az adott vonatkoztatási rendszerben megfigyelt hosszúság mértékegységeként használják.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.