Свет движется по вселенной с самой высокой скоростью, которую астрономы могут измерить. Фактически, скорость света - это ограничение космической скорости, и, как известно, ничто не может двигаться быстрее. Как быстро движется свет? Этот предел может быть измерен, и он также помогает определить наше понимание размера и возраста Вселенной.
Что такое свет: волна или частица?
Свет движется быстро со скоростью 299, 792, 458 метров в секунду. Как это может сделать это? Чтобы понять это, полезно знать, что такое свет на самом деле, и это во многом открытие 20-го века.
Природа света была великой загадкой на протяжении веков. Ученым было трудно понять концепцию его волновой и частичной природы. Если это была волна, через что она распространялась? Почему он двигался с одинаковой скоростью во всех направлениях? И что скорость света может сказать нам о космосе? Только когда Альберт Эйнштейн описал эту теорию специальная теория относительности в 1905 году все это оказалось в центре внимания. Эйнштейн утверждал, что пространство и время относительны и что скорость света была константой, которая связывала их.
Какова скорость света?
Часто утверждается, что скорость света постоянна и что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Это не полностью точный. Значение 299 792 458 метров в секунду (186 282 миль в секунду) - это скорость света в вакууме. Тем не менее, свет на самом деле замедляется, когда он проходит через различные среды. Например, когда он движется через стекло, он замедляется примерно до двух третей своей скорости в вакууме. Даже в воздухе, который около вакуум, свет немного замедляется. Когда он движется в пространстве, он сталкивается с облаками газа и пыли, а также с гравитационными полями, которые могут немного изменить скорость. Облака газа и пыли также поглощают часть света, проходящего через него.
Это явление связано с природой света, который является электромагнитной волной. По мере того, как он распространяется через материал, его электрические и магнитные поля "возмущают" заряженные частицы, с которыми он вступает в контакт. Эти возмущения затем заставляют частицы излучать свет с той же частотой, но с фазовым сдвигом. Сумма всех этих волн, создаваемых "возмущениями", приведет к появлению электромагнитной волны с той же частотой, что и исходный свет, но с более короткой длиной волны и, следовательно, с более низкой скоростью.
Интересно, что, как только свет движется, его путь может быть согнут, когда он проходит по областям в пространстве с интенсивными гравитационными полями. Это довольно легко увидеть в скоплениях галактик, которые содержат много материи (включая темную материю), которая искажает путь света от более отдаленных объектов, таких как квазары.
Световая скорость и гравитационные волны
Современные физические теории предсказывают, что гравитационные волны также распространяются со скоростью света, но это все еще будучи подтвержденным, поскольку ученые изучают явление гравитационных волн от сталкивающихся черных дыр и нейтронов звезды. В противном случае, нет других объектов, которые путешествуют так быстро. Теоретически они могут получить рядом с скорость света, но не быстрее.
Единственным исключением из этого может быть само пространство-время. Похоже, что далекий галактики удаляются от нас быстрее скорости света. Это «проблема», которую ученые до сих пор пытаются понять. Однако одно интересное следствие этого заключается в том, что система путешествий, основанная на идее деформировать диск. В такой технологии космический корабль находится в покое относительно космоса, и это на самом деле Космос который движется, как серфер, плывущий по океану Теоретически, это может позволить сверхсветовое путешествие. Конечно, существуют другие практические и технологические ограничения, но это интересная научно-фантастическая идея, которая вызывает некоторый научный интерес.
Время путешествий для света
Один из вопросов, который астрономы получают от представителей общественности: «Сколько времени потребуется, чтобы уйти от света? от объекта X до объекта Y? "Свет дает им очень точный способ измерения размера вселенной, определяя расстояния. Вот несколько распространенных измерений расстояния:
- Земля на Луну: 1,255 секунды
- Солнце на Землю: 8,3 минуты
- Наше Солнце до ближайшей ближайшей звезды: 4,24 года
- Через наш Млечный Путь галактика: 100 000 лет
- К ближайшему спиральная галактика (Андромеда): 2,5 миллиона лет
- Предел наблюдаемого вселенная на Землю: 13,8 миллиардов лет
Интересно, что есть объекты, которые мы не можем видеть просто потому, что вселенная расширяется, а некоторые находятся «за горизонтом», за которым мы не можем видеть. Они никогда не появятся в нашем поле зрения, независимо от того, как быстро движется их свет. Это один из захватывающих эффектов жизни в расширяющейся вселенной.
Отредактировано Кэролин Коллинз Петерсен