Snelheid van het licht

RømerEdit

Ole Christensen Rømer gebruikte een astronomische meting om de eerste kwantitatieve schatting van de snelheid van het licht te maken. Gemeten vanaf de aarde zijn de perioden van de manen die om een verre planeet draaien korter wanneer de aarde de planeet nadert dan wanneer de aarde zich van de planeet verwijdert. De afstand die het licht aflegt van de planeet (of haar maan) naar de aarde is korter wanneer de aarde op het punt in haar baan is dat het dichtst bij de planeet is dan wanneer de aarde op het verste punt in haar baan is, waarbij het verschil in afstand de diameter van de baan van de aarde om de zon is. De waargenomen verandering in de omlooptijd van de maan is in feite het verschil in de tijd die het licht nodig heeft om de kortere of langere afstand af te leggen. Rømer nam dit effect waar bij Jupiters binnenste maan Io, en hij leidde daaruit af dat licht er 22 minuten over doet om de diameter van de aardbaan te passeren.

BradleyEdit

Een ster zendt een lichtstraal uit die op het objectief van een telescoop valt. Terwijl het licht door de telescoop naar het oculair valt, beweegt de telescoop naar rechts. Om het licht binnen de telescoop te houden, moet de telescoop naar rechts worden gekanteld, waardoor de verre bron op een andere plaats rechts verschijnt.
Aberratie van licht: licht van een verre bron lijkt voor een bewegende telescoop van een andere plaats te komen als gevolg van de eindige lichtsnelheid.

Een andere methode is gebruik te maken van de aberratie van licht, ontdekt en verklaard door James Bradley in de 18e eeuw. Dit effect is het resultaat van de vectoroptelling van de snelheid van het licht dat van een verre bron (zoals een ster) komt en de snelheid van de waarnemer (zie het diagram rechts). Een bewegende waarnemer ziet het licht dus uit een iets andere richting komen en ziet bijgevolg de bron op een positie die verschoven is van zijn oorspronkelijke positie. Aangezien de richting van de snelheid van de aarde voortdurend verandert naarmate de aarde om de zon draait, zorgt dit effect ervoor dat de schijnbare positie van sterren verschuift. Uit het hoekverschil in de positie van sterren kan de snelheid van het licht worden uitgedrukt in de snelheid van de aarde rond de zon. Dit kan, met de bekende lengte van een jaar, gemakkelijk worden omgerekend naar de tijd die nodig is om van de zon naar de aarde te reizen. In 1729 gebruikte Bradley deze methode om af te leiden dat licht 10.210 maal sneller reist dan de aarde in haar baan (het moderne cijfer is 10.066 maal sneller) of, equivalent, dat het licht er 8 minuten 12 seconden over doet om van de zon naar de aarde te reizen.

ModernEdit

Heden ten dage wordt de “lichttijd per afstandseenheid” – de inverse van c (1/c), uitgedrukt in seconden per astronomische eenheid – gemeten door de tijd te vergelijken die radiosignalen nodig hebben om verschillende ruimtevaartuigen in het zonnestelsel te bereiken. De positie van de ruimtevaartuigen wordt berekend aan de hand van de gravitatie-effecten van de zon en de verschillende planeten. Door veel van dergelijke metingen te combineren, wordt de best passende waarde voor de lichttijd per afstandseenheid verkregen. Vanaf 2009 is de beste schatting, zoals goedgekeurd door de Internationale Astronomische Unie (IAU):

lichttijd voor afstandseenheid: 499,004783836(10) s c = 0,00200398880410(4) AU/s c = 173,144632674(3) AU/dag.

De relatieve onzekerheid in deze metingen is 0,02 deeltjes per miljard (2×10-11), wat overeenkomt met de onzekerheid in op aarde uitgevoerde lengtemetingen door interferometrie. Aangezien de meter gedefinieerd is als de lengte die door het licht in een bepaald tijdsinterval wordt afgelegd, kan de meting van de lichttijd voor een afstandseenheid ook worden geïnterpreteerd als de meting van de lengte van een AE in meters. De meter wordt beschouwd als een eenheid van eigen lengte, terwijl de AE vaak wordt gebruikt als een eenheid van waargenomen lengte in een bepaald referentiekader.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.