Интересные факты: скорость света

 Нам кажется, что скорость света огромна, почти бесконечна, однако в космических масштабах это далеко не так.
Например, свет от Луны до Земли доходит за 1,2 секунды, от Солнца до Земли - более чем за 8 минут, а до Плутона он доберётся примерно за 5 часов. Ближайшая к нам звезда – Проксима Центавра, находится от нас на расстоянии более 4 световых лет. То, что свет не распространяется мгновенно, создает интересные явления. Например, известная всем Полярная звезда находится от нас дальше 400 световых лет. Мы видим свет, который она испустила во времена Колумба! И это еще довольно близко…
Эти громадные расстояния – практически мелочь по сравнению с галактическими масштабами. Например, свет от центра нашей Галактики - Млечного Пути - до нас идет примерно 30 тысяч лет. А от ближайшего «соседа» - гигантской галактики Андромеды М31 – 2,5 миллиона лет. И это от «соседа»!

Самое гигантское образование во Вселенной – Великая стена Слоуна, представляет собой «стену» из галактик, огромное их скопление. Этот объект в длину тянется на 1,37 миллиарда световых лет, а от нас находится на расстоянии в миллиард световых лет, то есть свет от него до нас идет миллиард лет!
И, наконец, от края Вселенной свет до нас «летит» более 13 миллиардов лет. А дальше уже ничего нет… А может, и есть, но этого нам, видимо, никогда не узнать…

Как же была измерена эта самая большая из возможных скоростей - скорость света?

Впервые скорость света определил в 1676 Оле Рёмер по изменению промежутков времени между затмениями спутника Юпитера Ио.

Нужды торговли, которая развивалась быстрыми темпами, и возрастающее значение мореплавания побудили французскую Академию наук заняться уточнением географических карт, для чего, в частности, требовался более надежный способ определения географической долготы. Оле Ремер – молодой датский астроном - был приглашен работать в новую парижскую обсерваторию.

Ученые предложили использовать для определения парижского времени и времени на борту корабля небесное явление, наблюдаемое ежедневно в один и тот же час. По этому явлению мореплаватель или географ мог бы узнать парижское время. Таким явлением, видимым с любого места на море или на суше, является затмение одного из четырех больших спутников Юпитера, обнаруженных Галилеем в 1609 году. Спутник Ио проходил перед планетой, а затем погружался в ее тень и пропадал из поля зрения. Затем он опять появлялся как мгновенно вспыхнувшая лампа. Промежуток времени между двумя вспышками составил 42 часа 28 минут. Такие же измерения, проведенные полгода спустя, показали, что спутник опоздал, появившись из тени на 22 минуты позже по сравнению с моментом времени, который можно было рассчитать на основании знания периода обращения Ио. Скорость имеет неточный результат из-за неверного определения времени запаздывания.

В 1849 году французский физик Арман Ипполит Луи Физо поставил лабораторный опыт по измерению скорости света. Параметры установки Физо таковы. Источник света и зеркало располагались в доме отца Физо близ Парижа, а зеркало 2 — на Монмартре. Расстояние между зеркалами составляло 8,66 км, колесо имело 720 зубцов. Оно вращалось под действием часового механизма, приводимого в движение опускающимся грузом. Используя счетчик оборотов и хронометр, Физо обнаружил, что первое затемнение наблюдается при скорости вращения колеса 12,6 об/с.

Свет от источника проходил через зубья вращающегося колеса и, отразившись от зеркала, возвращался опять к зубчатому колесу. Допустим, что зубец и прорезь зубчатого колеса имеют одинаковую ширину и место прорези на колесе занял соседний зубец. Тогда свет перекроется зубцом и в окуляре станет темно. Используя метод вращающегося затвора, Физо получил значение скорости света: 313300 км/с.

Весной 1879 года газета "Нью-Йорк Таймс" сообщила: "На научном горизонте Америки появилась новая яркая звезда. Младший лейтенант морской службы, выпускник Морской академии в Аннаполисе Альберт Майкельсон, которому еще нет и 27 лет, добился выдающегося успеха в области оптики: он измерил скорость света!" Примечателен тот факт, что на выпускных экзаменах в академии Альберту достался вопрос об измерении скорости света. Кто мог предположить, что через короткое время Майкельсон сам войдет в историю физики как измеритель скорости света.

До Майкельсона только единицам (все они были французами) удалось измерить ее с помощью земных средств. А на американском континенте до него никто даже не пытался поставить этот трудный эксперимент.

Установка Майкельсона размещалась на двух горных вершинах, разделенных расстоянием 35,4 км. Зеркалом служила восьмигранная стальная призма на горе Сан Антонио в Калифорнии, сама установка находилась на горе Маунт-Вильсон. После отражения от призмы луч света попадал на систему зеркал, возвращающих его назад. Для того, чтобы луч попадал в глаз наблюдателя, вращающаяся призма должна за время распространения света туда и обратно успеть повернуться хотя бы на 1/8 оборота.

Майкельсон писал: "То, что скорость света является категорией, недоступной человеческому воображению, и что, с другой стороны, ее возможно измерить с необыкновенной точностью, делает ее определение одной из самых увлекательных проблем, с которыми может столкнуться исследователь.

Наиболее точное измерение скорости света было получено в 1972 году американским ученым К. Ивенсоном с сотрудниками. В результате независимых измерений частоты и длины волны лазерного измерения ими было получено значение 299792456,2±0,2м/с

Однако в 1983 г. на заседании Генеральной ассамблеи мер и весов было принято новое определение метра (это длина пути, проходимое светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды), из которого следует что скорость света в вакууме абсолютно точно равна с=299 792 458 м/с

КОММЕНТАРИЙ ЭКСПЕРТА

Преподаватель физики и астрономии Елена Львовна Ильина:

- Свет в том смысле, в котором мы привыкли употреблять это слово, это лишь узенькая полосочка на шкале электромагнитных волн. Что касается скорости света, то удивительно, что на самом деле это такая значительная величина – ни одно тело не может двигаться с этой скоростью. Детский ум будоражит мысль, что свет от далёкой звезды может идти миллионы лет. А в астрономии есть такая величина, как световой год - это расстояние, которое свет проходит за целый год!

Подробнее:
сайт TOP AUTHOR
http://www.vm.ru/news/2013/03/17/interesnaya-fizika-kak-izmeryali-skorost-sveta-187737.html
Викизнание: скорость света