Ljusets hastighet

RømerEdit

Ole Christensen Rømer använde en astronomisk mätning för att göra den första kvantitativa uppskattningen av ljusets hastighet. Mätt från jorden är perioderna för månar som kretsar kring en avlägsen planet kortare när jorden närmar sig planeten än när jorden avlägsnar sig från den. Det avstånd som ljuset färdas från planeten (eller dess måne) till jorden är kortare när jorden befinner sig i den punkt i sin omloppsbana som ligger närmast planeten än när jorden befinner sig längst bort i sin omloppsbana, och skillnaden i avstånd är diametern på jordens omloppsbana runt solen. Den observerade förändringen i månens omloppstid är i själva verket skillnaden i den tid det tar ljuset att färdas över det kortare eller längre avståndet. Rømer observerade denna effekt för Jupiters innersta måne Io, och han drog slutsatsen att ljuset tar 22 minuter på sig att korsa diametern på jordens bana.

BradleyEdit

En stjärna avger en ljusstråle som träffar objektivet i ett teleskop. Medan ljuset färdas ner i teleskopet till dess okular rör sig teleskopet åt höger. För att ljuset ska stanna inne i teleskopet måste teleskopet lutas åt höger, vilket gör att den avlägsna källan visas på en annan plats till höger.
Ljusets aberration: Ljuset från en avlägsen källa verkar komma från en annan plats för ett rörligt teleskop på grund av ljusets ändliga hastighet.

En annan metod är att använda sig av ljusets aberration, som upptäcktes och förklarades av James Bradley på 1700-talet. Denna effekt är ett resultat av den vektoriska additionen av ljusets hastighet som kommer från en avlägsen källa (t.ex. en stjärna) och observatörens hastighet (se diagrammet till höger). En observatör i rörelse ser alltså ljuset komma från en något annorlunda riktning och ser följaktligen källan i en position som är förskjuten från sin ursprungliga position. Eftersom riktningen för jordens hastighet ändras kontinuerligt när jorden kretsar runt solen, leder denna effekt till att stjärnors skenbara positioner flyttas runt. Utifrån vinkelskillnaden i stjärnornas position är det möjligt att uttrycka ljusets hastighet i termer av jordens hastighet runt solen. Detta, med den kända längden på ett år, kan enkelt omvandlas till den tid som behövs för att färdas från solen till jorden. År 1729 använde Bradley denna metod för att härleda att ljuset färdas 10 210 gånger snabbare än jorden i dess omloppsbana (den moderna siffran är 10 066 gånger snabbare) eller, motsvarande, att det skulle ta ljuset 8 minuter och 12 sekunder att färdas från solen till jorden.

ModernEdit

Nuförtiden mäts ”ljusets tid per avståndsenhet” – den omvända delen av c (1/c), uttryckt i sekunder per astronomisk enhet – genom att jämföra tiden för radiosignaler att nå olika rymdfarkoster i solsystemet. Rymdfarkosternas position beräknas utifrån solens och de olika planeternas gravitationseffekter. Genom att kombinera många sådana mätningar erhålls ett värde som passar bäst för ljustiden per avståndsenhet. År 2009 är den bästa uppskattningen, som godkänts av Internationella astronomiska unionen (IAU), följande:

ljustid per avståndsenhet: 499,004783836(10) s c = 0,00200398880410(4) AU/s c = 173,144632674(3) AU/dag.

Den relativa osäkerheten i dessa mätningar är 0,02 delar per miljard (2×10-11), vilket motsvarar osäkerheten i jordbaserade längdmätningar genom interferometri. Eftersom metern definieras som den längd som ljuset tillryggalägger under ett visst tidsintervall, kan mätningen av ljustiden för en enhetssträcka också tolkas som en mätning av längden av en AU i meter. Metern anses vara en enhet för egentlig längd, medan AU ofta används som en enhet för observerad längd i en viss referensram.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.