Кто впервые определил скорость света? Когда впервые измерили скорость света
Кто и как впервые измерил скорость света
Как это довольно часто бывает в науке, ее вычисление было побочным результатом других действий, имевших куда более практический смысл. Конец Средневековья, европейские корабли плывут по океанам в поисках новых земель и торговых путей. Но, открытые острова надо ведь нанести на карту, а для этого надо более-менее точно знать, где они находятся. А с этим были заметные проблемы.
Географические координаты — это две числовые величины. Широта и долгота. С широтой все относительно просто: надо измерить высоту над горизонтом какого-то известного нам светила. В Северном полушарии это, скорее всего, будет Полярная звезда, в Южном — одна из звезд Южного Креста.
Днем широту можно определить по Солнцу, но погрешность при этом существенно больше — светило имеет довольно большой размер, за ним сложно следить из-за яркости, а границы его видимого диска размываются под действием земной атмосферы. Тем не менее, это относительно несложная задача.
Который час?
С долготой гораздо заковыристее. Земля вращается вокруг своей оси и узнать, где мы находимся, можно, зная точное время в этой точке, и время в каком-то месте, долгота которого нам известна. В литературе обычно пишут «нулевой меридиан», это, в общем-то, правильно, поскольку речь идет о том же самом. Если с местным временем все достаточно просто, то с нулевым меридианом гораздо сложнее.
Часов, способных показывать точное время того места, откуда их увезли, в эпоху Великих географических открытий еще не было. Тогда высокоточной техникой считался часовой механизм, оснащенный минутной стрелкой. Первые хронометры, пригодные для определения долготы, появились в середине XVIII века, а до этого мореплавателям приходилось обходиться как-то иначе.
Самым старым теоретически проработанным способом был метод лунных расстояний, предложенный немецким математиком Иоганном Вернером в 1514 году.
Он основывался на том, что Луна довольно быстро движется по ночному небосводу и, измеряя при помощи специального прибора — поперечного жезла — ее смещение относительно каких-то известных звезд, в принципе можно установить время.Практическая реализация метода Вернера оказалась очень сложной и в навигации он заметной роли так и не сыграл.
В 1610 году Галилео Галилей открыл четыре наиболее крупных спутника Юпитера.
Это было крупным научным событием — в пределах возможностей тогдашней наблюдательной астрономии отыскалось еще одно, помимо Земли, небесное тело, вокруг которого вращались собственные спутники.
Но самым важным для современников было то, что движение этих спутников можно было одновременно и одинаково наблюдать из всех точек Земли, где в этот момент виден Юпитер.
Уже в 1612 году Галилей предложил определять точное время, а значит — и долготу, по движению Ио, одного из четырех спутников Юпитера. Он имеет много замечательных особенностей, о которых Галилей, конечно, не знал, но, самое главное, — его относительно несложно наблюдать. Выясняя, когда он вошел в тень планеты, можно было точно установить время.
Но, первые же попытки составить таблицы затмений Ио (и других галилеевых спутников) выявили, что это время непостижимым для науки той эпохи образом смещалось. Причины оставались непонятными три четверти века.
Сын купца
Оле Рёмер (Ole Christensen Rømer) родился в семье датского купца в 1644 году. Сведения о его молодости отрывочны — он не был родовит, а персональная известность к нему придет существенно позже.
Известно, что он окончил Копенгагенский университет, и, видимо, был заметен интеллектом. В 1671 Рёмер переехал в Париж, стал сотрудником Кассини и очень скоро был избран в Академию наук — тогда это собрание ученых людей было менее элитарным, чем впоследствии.
Оле Рёмер
Под конец века он вернулся в Данию, продолжал быть практикующим астрономом и умер там в 1710 году. Но это все будет потом.
Она конечна!
А в 1676 году он предложил незамысловатые, по нынешним временам, вычисления, обессмертившие его имя.
Суть дела проста. Юпитер находится от Солнца примерно впятеро дальше, чем Земля. Один оборот вокруг Солнца он совершает примерно за 12 земных лет (мы округляем цифры для простоты). Это значит, что за полгода с небольшим расстояние от Юпитера до Земли изменится примерно на треть. И это более-менее соответствует наблюдаемой разнице времен затмений галилеевых спутников.
Нам сейчас очень несложно понять логику этого рассуждения, но в XVII веке было принято думать, что скорость света бесконечна. А Рёмер предположил, что это не так.
По его расчетам, скорость света была равна примерно 220 тысячам километров в секунду, что на четверть ниже значения, установленного в наши дни. Но, для XVII века это было, по меньшей мере, неплохо.Ио в наши дни
Потом выяснится, что все не так просто и через два века Лаплас учтет гравитационное влияние спутников друг на друга, но это уже совсем другая история.
Существенной роли в географических открытиях идея Рёмера не сыграла. Наблюдать спутники Юпитера в телескоп, установленный на борту корабля, было, из-за качки, практически невозможно. А в середине XVIII века были разработаны первые хронометры, пригодные для определения долготы.
Источник: http://nmir.net/kosmos/tajny-kosmosa/3634-kto-i-kak-vpervye-izmeril-skorost-sveta.html
Что такое скорость света, чему она равна и как её измеряют? Фото, видео
Что такое скорость света и как её измеряют?
О существовании такого понятия как «скорость света» многие знают еще с раннего детства. Большому количество людей известно, что свет движется очень быстро. Но не все знают подробно о явлении.
Многие обращали внимание на то, что во время грозы существует задержка между вспышкой молнии и звуком грома. Вспышка, как правило, доходит до нас быстрее. Это значит, что она имеет большую быстроту, чем звук. С чем это связано? Что такое скорость света и как её измеряют?
Что такое скорость света?
Давайте для начала разберемся, что такое скорость света. По-научному, это такая величина, которая показывает, насколько быстро перемещаются лучи в вакууме или в воздухе. Также нужно знать, что такое свет. Это излучение, которое воспринимается человеческим глазом. От условий окружения зависит быстрота, а также другие свойства, например, преломление.
Интересный факт: свету требуется 1,25 секунды, чтобы добраться от Земли до спутника — Луны.
Свет от Луны до Земли
Если объяснять простыми словами, скорость света — это временной промежуток, за который световой луч проходит какое-нибудь расстояние. Время принято измерять в секундах.
Однако некоторые ученые используют другие единицы измерения. Расстояние тоже измеряется по-разному. В основном — это метр. То есть, эту величину считают в м/с.
Физика объясняет это следующим образом: явление, которое движется с определенной скоростью (константой).
Материалы по теме:
Почему Луна и Солнце меняют цвет?
Чтобы легче понять, давайте рассмотрим следующий пример. Велосипедист движется с быстротой 20 км/ч. Хочет догнать водителя автомобиля, скорость которого равна 25 км/ч. Если посчитать, то авто едет на 5 км/час быстрее велосипедиста. С лучами света дела обстоят по-другому. Как быстро бы ни двигался первый и второй человек, свет, относительно них, движется с постоянной быстротой.
Чему равна скорость света?
При нахождении не в вакууме, на свет влияют различные условия. Вещество, через которое проходят лучи, в том числе. Если без доступа кислорода количество метров в секунду не меняется, то в среде с доступом воздуха значение изменяется.
Свет проходит медленнее через различные материалы, такие как стекло, вода и воздух. Этому явлению дан показатель преломления, чтобы описать, насколько они замедляют движение света.
Стекло имеет показатель преломления 1,5, это означает, что свет проходит через него со скоростью около 200 тысяч километров в секунду.
Показатель преломления воды равен 1,3, а показатель преломления воздуха — немного больше 1, это означает, что воздух лишь слегка замедляет свет.
Материалы по теме:
Что такое география: понятие, ветви, история и дисциплины
Следовательно, после прохождения через воздух или жидкость, скорость замедляется, становится меньшей, чем в вакууме. Например, в различных водоемах скорость передвижения лучей равна 0.75 от быстроты в космосе. Также при стандартном давлении в 1.01 бар, показатель замедляется на 1.5-2%. То есть при земных условиях скорость света варьируется в зависимости от условий окружающей среды.Для такого явление придумали специальное понятие — рефракция. То есть преломление света. Это широко используется в различных изобретениях. К примеру, рефрактор — телескоп с оптической системой. Также с помощью этого также создают бинокли и другую технику, суть работы которой заключается в использовании оптики.
Телескоп рефрактор – схема
В общем, меньше всего луч поддается рефракции, проходя через обычный воздух. При прохождении через специально созданное оптическое стекло, скорость равняется примерно 195 тысячам километров в секунду. Это практически на 105 тыс км/сек меньше константы.
Самое точное значение скорости света
Ученые-физики за многие года накопили опыт исследований скорости световых лучей. На текущий момент самое точное значение скорости света — 299 792 километра в секунду. Константу установили в 1933 году. Число актуально до сих пор.
Однако в дальнейшем появились сложности с определением показателя. Это произошло из-за погрешностей в измерении метра. Сейчас само значение метра напрямую зависит от скорости света. Оно равняется расстоянию, которое лучи проходят за определенное количество секунд — 1/скорость света.
Материалы по теме:
Все о скорости света
Чему равна скорость света в вакууме?
Поскольку в вакууме на свет не влияют различные условия, то его скорость не меняется так, как на Земле. Скорость света в вакууме равна 299 792 километрам в секунду. Такой показатель является предельным. Считается, что ничто в мире не может двигаться быстрее, даже космические тела, которые движутся довольно быстро.
К примеру, истребитель, Боинг Х-43, который превышает скорость звука практически в 10 раз (более 11 тысяч км/ч), летит медленнее, чем луч. Последний движется более, чем на 96 тысяч километров в час быстрее.
Как измеряли скорость света?
Самые первые ученые пытались измерить эту величину. Использовались разные методы. В период античности, люди науки считали, что она бесконечная, поэтому невозможно ее измерить. Это мнение осталось надолго, вплоть до 16-17 века. В те времена появились другие ученые, которые предположили, что луч имеет конец, а скорость можно измерить.
Измерение скорости света
Известный астроном из Дании Олаф Рёмер вывел знания о скорости света на новый уровень. Он заметил, что затмение спутника Юпитера опаздывает. Ранее на это никто не обращал внимание. Следовательно, он решил посчитать скорость.
Материалы по теме:
Вращение и пульсация Солнца
Он выдвинул приблизительную скорость, которая была равна около 220 тысячам километров в секунду. Позже за исследования взялся ученый из Англии Джеймс Брэдли. Он хоть и не был прав полностью, но слегка приблизился к текущим результатам исследований.
Через некоторое время большинство ученых заинтересовались этой величиной. В исследованиях принимали участие люди науки из разных стран.
Однако до 70-х годов 20 века каких либо грандиозных открытий не было. С 1970-х, когда придумали лазеры и мазеры (квантовые генераторы), ученые провели исследования и получили точную скорость.
Текущее значение актуально с 1983 года. Исправляли лишь небольшие погрешности.
Опыт Галилея
Ученый из Италии удивил всех исследователей тех годов простотой и гениальностью своего опыта. Ему удалось провести измерение скорости света с помощью обычных инструментов, которые находились у него под рукой.
Он и его помощник взобрались на соседние холмы, предварительно рассчитав расстояние между ними. Они взяли зажженные фонари, оборудовали их заслонками, которые открывают и закрывают огни. Поочередно, открывая и закрывая свет, они пытались рассчитать скорость света. Галилео и помощник заранее знали, с какой задержкой будут открывать и закрывать свет. Когда один открыл, то же делает и другой.
Однако эксперимент был провальным. Чтобы все получилось, ученым пришлось бы стоять на расстоянии в миллионы километров друг от друга.
Материалы по теме:
Свет Солнца на планетах
Как измеряли скорость света?
Опыт Рёмера и Брэдли
Об этом исследовании уже было кратко написано выше. Это один из самых прогрессивных опытов того времени. Рёмер использовал знания в астрономии для измерения скорости передвижения лучей. Происходило это в 76 году 17 века.
Исследователь наблюдал за Ио (спутником Юпитера) через телескоп. Он обнаружил следующую закономерность: чем больше наша планета удаляется от Юпитера, тем большая задержка в затмении Ио. Самая большая задержка составляла 21-22 минуты.
Предположив, что спутник отдаляется на расстояние равное длине диаметра орбиты, ученый разделил расстояние на время. В результате он получил 214 тысячи километров в секунду. Хоть это исследование считается очень примерным, потому что расстояние было примерным, он приблизился к текущему показателю.
В 18-м веке Джеймс Брэдли дополнил исследование. Для этого он использовал аберрацию — изменение положение космического тела из-за движения Земли вокруг солнца. Джеймс измерил угол аберрации, и, зная скорость движения нашей планеты, он получил значение в 301 тысячу километров в секунду.
Опыт Физо
Исследователи и обычные люди отнеслись скептически к опыту Рёмера и Джеймса Брэдли. Несмотря на это, результаты были самыми близкими к истине и актуальными на протяжении более века.
В 19 столетии Арман Физо — ученый из столицы Франции, Парижа, внес вклад в измерение этой величины. Он использовал способ вращающегося затвора.
Также, как и Галилео Галилей со своим помошником, Физо не наблюдал за небесными телами, а исследовал в лабораторных условиях.
Материалы по теме:
Почему ночью темно?
Опыт ФизоПринцип опыта прост. Луч света был направлен на зеркало. Отражаясь от него, свет проходил через зубцы колеса. Затем попадал на еще одну отражающую поверхность, которая была расположена на расстоянии в 8.6 км. Колесо вращали, увеличивая скорость, пока луч не будет видно в следующем зазоре. После подсчетов, ученый получил результат 313 тыс. км/сек.
Позже исследование повторил французский физик и астроном Леон Фуко, получив результат 298 тыс. км/сек. Самый точный результат на то время. Позже измерения проводились при помощи лазеров и мазеров.
Возможна ли сверхсветовая скорость?
Существуют объекты быстрее скорости света. Например, солнечные зайчики, тень, колебания волн. Хотя теоретически они могут развить сверхсветовую скорость, энергия, которую они выделяют не будет совпадать с вектором их движения.
Если световой луч проходит, к примеру, через стекло или воду, то его могут обогнать электроны. Они не ограничены в скорости передвижения. Следовательно, в таких условиях свет не движется быстрее всех.
Этот феномен назван эффектом Вавилова — Черенкова. Чаще всего встречается в глубоких водоемах и реакторах.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник: https://kipmu.ru/skorost-sveta/
Как измеряли скорость света?
Действительно, как? Как измерить самую высокую скорость во Вселенной в наших скромных, Земных условиях? Нам уже не нужно ломать над этим голову – ведь за несколько веков столько людей трудилось над этим вопросом, разрабатывая методы измерения скорости света. Начнем рассказ по порядку.
Скорость света – скорость распространения электромагнитных волн в вакууме. Она обозначается латинской буквой c. Скорость света равняется приблизительно 300 000 000 м/с.
Сначала над вопросом измерения скорости света вообще никто не задумывался. Есть свет – вот и отлично. Затем, в эпоху античности, среди ученых философов господствовало мнение о том, что скорость света бесконечна, то есть мгновенна.
Потом было Средневековье с инквизицией, когда главным вопросом мыслящих и прогрессивных людей был вопрос «Как бы не попасть в костер?» И только в эпохи Возрождения и Просвещения мнения ученых расплодились и, конечно же, разделились.
8 минут – время, за которое свет проходит расстояние от Солнца до Земли
Так, Декарт, Кеплер и Ферма были того же мнения, что и ученые античности. А вот Галилео Галилей считал, что скорость света конечна, хоть и очень велика. Собственно, он и произвел первое измерение скорости света. Точнее, предпринял первую попытку по ее измерению.
Опыты Рёмера и Брэдли
Первым удачным и на удивление точным опытом по определению скорости света был опыт датского астронома Олафа Рёмера. Рёмер применил астрономический метод измерения скорости света. В 1676 он наблюдал в телескоп за спутником Юпитера Ио, и обнаружил, что время наступления затмения спутника меняется по мере отдаления Земли от Юпитера.
Максимальное время запаздывания составило 22 минуты. Посчитав, что Земля удаляется от Юпитера на расстояние диаметра земной орбиты, Рёмер разделил примерное значение диаметра на время запаздывания, и получил значение 214000 километров в секунду.
Конечно, такой подсчет был очень груб, расстояния между планетами были известны лишь примерно, но результат оказался относительно недалек от истины.
К измерению скорости света Рёмером
Опыт Брэдли. В 1728 году Джеймс Брэдли оценил скорость света наблюдая абберацию звезд. Абберация – это изменение видимого положения звезды, вызванное движением земли по орбите. Зная скорость движения Земли и измерив угол абберации, Брэдли получил значение в 301000 километров в секунду.
Классические опыты по измерению скорости света
Скорость света в свободном пространстве (вакууме) – скорость распространения любых электромагнитных волн, в том числе и световых. Представляет собой предельную скорость распространения любых физических воздействий и инвариантна при переходе от одной системы отсчета к другой.
Задача определения скорости света принадлежит к числу важнейших проблем оптики и физики вообще. Решение этой задачи имело огромное принципиальное и практическое значение.
Установление того, что скорость распространения света конечна, и измерение этой скорости сделали более конкретными и ясными трудности, стоящие перед различными оптическими теориями.
Первые методы определения скорости света, опиравшиеся на астрономические наблюдения, способствовали со своей стороны ясному пониманию чисто астрономических вопросов. Точные лабораторные методы определения скорости света, выработанные в последствии, используются при геодезической съёмке.
Скорость света в среде зависит от показателя преломления среды n, различного для разных частот n излучения: с’(n) = c/n(n).
Основная трудность, на которую наталкивается экспериментатор при определении скорости распространения света, связана с огромным значением этой величины, требующим совсем иных масштабов опыта, чем те, которые имеют место в классических физических измерениях. Эта трудность дала себя знать в первых научных попытках определения скорости света, предпринятых ещё Галилеем (1607 г.).
Опыт Галилея состоял в следующем: два наблюдателя на большом расстоянии друг от друга снабжены закрывающимися фонарями.
Наблюдатель А открывает фонарь; через известный промежуток времени свет дойдет до наблюдателя В, который в тот же момент открывает свой фонарь; спустя определенное время этот сигнал дойдет до А, и последний может, таким образом, отметить время τ, протекшее от момента подачи им сигнала до момента его возвращения.Предполагая, что наблюдатели реагируют на сигнал мгновенно и что свет обладает одной и той же скоростью в направлении АВ и ВА, получим, что путь АВ+ВА=2D свет проходит за время τ, т.е. скорость света с=2D/τ. Второе из сделанных допущений может считаться весьма правдоподобным. Современная теория относительности возводит даже это допущение в принцип.
Но предположение о возможности мгновенно реагировать на сигнал не соответствует действительности, и поэтому при огромной скорости света попытка Галилея не привела ни к каким результатам; по существу, измерялось не время распространения светового сигнала, а время, потраченное наблюдателем на реакцию.
Положение можно улучшить, если наблюдателя В заменить зеркалом, отражающим свет, освободившись таким образом от ошибки, вносимой одним из наблюдателей. Эта схема измерений осталась, по существу, почти во всех современных лабораторных приемах определения скорости света; однако впоследствии были найдены превосходные приемы регистрации сигналов и измерения промежутков времени, что и позволило определить скорость света с достаточной точностью даже на сравнительно небольших расстояниях.
Метод Рёмера
Впервые скорость света определил в 1676 году О. К. Рёмер по изменению промежутков времени между затмениями спутников Юпитера.
Юпитер имеет несколько спутников, которые либо видны с Земли вблизи Юпитера, либо скрываются в его тени. Астрономические наблюдения над спутниками Юпитера показывают, что средний промежуток времени между двумя последовательными затмениями какого-нибудь определённого спутника Юпитера зависит от того, на каком расстоянии друг от друга находятся Земля и Юпитер во время наблюдений.
Метод Рёмера (1676 г.), основанный на этих наблюдениях, можно пояснить с помощью рис.9.1. Пусть в определённый момент времени Земля З1 и Юпитер Ю1 находятся в противостоянии и в этот момент времени один из спутников Юпитера, наблюдаемый с Земли, исчезает в тени Юпитера.
Тогда, если обозначить через R и r радиусы орбит Юпитера и Земли и через с – скорость света в системе координат, связанной с Солнцем, на Земле уход спутника в тень Юпитера будет зарегистрирован на секунд позже, чем он совершается во временной системе отсчёта, связанной с Юпитером.
По истечении 0,545 года Земля З2 и Юпитер Ю2 находятся в соединении. Если в это время происходит n-е затмение того же спутника Юпитера, то на Земле оно будет зарегистрировано с опозданием на секунд. Поэтому, если период обращения спутника вокруг Юпитера t, то промежуток времени T1, протекший между первым и n-м затмениями, наблюдавшимися с Земли, равен
.
Рис. 9.1. К определению скорости света по методу Рёмера
По истечении ещё 0,545 года Земля З3 и Юпитер Ю3 будут вновь находиться в противостоянии.
За это время совершились (n-1) оборотов спутника вокруг Юпитера и (n-1) затмений, из которых первое имело место, когда Земля и Юпитер занимали положения З2 и Ю2, а последнее – когда они занимали положение З3 и Ю3.
Первое затмение наблюдалось на Земле с запозданием , а последнее с запозданием по отношению к моментам ухода спутника в тень планеты Юпитера. Следовательно, в этом случае имеем:
.
Рёмер измерил промежутки времени Т1 и Т2 и нашёл, что Т1-Т2=1980 с. Но из написанных выше формул следует, что Т1-Т2=, поэтому . Принимая r, среднее расстояние от Земли до Солнца, равным 150·106 км, находим для скорости света значение: с=301·106 м/с.
Этот результат был исторически первым измерением скорости света.
Определение скорости света по наблюдению аберрации
В 1725-1728 гг. Брадлей предпринял наблюдения с целью выяснить, существует ли годичный параллакс звёзд, т. е. кажущееся смещение звёзд на небесном своде, отображающее движение Земли по орбите и связанное с конечностью расстояния от Земли до звезды. Звезда в своём параллактическом движении должна описывать эллипс, угловые размеры которого тем больше, чем меньше расстояние до звезды.
Для звёзд, лежащих в плоскости эклиптики, этот эллипс вырождается в прямую, а для звёзд у полюса – в окружность. Брадлей действительно обнаружил подобное смещение. Но большая ось эллипса оказалась для всех звёзд имеющие одни и те же угловые размеры, а именно 2α=40″,9.
Брадлей объяснил (1728 г.) наблюдённое явление, названное им аберрацией света, конечностью скорости распространения света и использовал его для определения этой скорости. Годичный параллакс был установлен более ста лет спустя В. Я. Струве и Бесселем (1837, 1838 гг.).
Для простоты будем вместо телескопа пользоваться визирным приспособлением, состоящим из двух небольших отверстий, расположенных по оси трубы. Когда скорость Земли совпадает по направлению с SE, ось трубы указывает на звезду.Когда же скорость Земли (и трубы) составляет угол j с направлением на звезду, то для того, чтобы луч света оставался на оси трубы, трубу надо повернуть на угол a (рис. 9.2), ибо за время t, пока свет проходит путь SE, сама труба перемещается на расстояние E'Е=u0t. Из рис. 9.2 можно определить поворот a.
Здесь SE определяет направление оси трубы без учёта аберрации, SE' – смещенное направление оси, обеспечивающее прохождение света вдоль оси трубы в течение всего времени t. Пользуясь тем, что угол a очень мал, так как u0
Источник: https://physoptika.ru/relyativistskie-effekty-v-optike/klassicheskie-opyty-po-izmereniyu-skorosti-sveta.html
Как впервые была определена скорость света
Первое определение скорости света в практическом применении принадлежит датскому астроному Оле Рёмеру во время наблюдения над затмениями спутника Юпитера Ио.
Астрономическая информация при наблюдении затмений
В начале XVII века король Испании Филипп III предложил вознаграждение тому, кто сможет разработать метод точного расчета долготы, находясь вдалеке от суши. Технологическая задача создания достаточно точных часов была слишком трудна, поэтому ученые начали искать высокоточные природные часы, и казалось, что вполне разумно будет обратиться к планетам, созвездиям и звездам на небе.
Галилей, открывший спутники Юпитера, был убежден, что он мог бы использовать их орбиты как часы, так как они регулярно входят в тень планеты-гиганта и выходят из нее.
Используя систему Юпитера в качестве космических часов, Галилей разработал точную систему слежения за временем.
Однако наблюдение с подвижного корабля затмений этих крошечных точек света, расположенных примерно за три четверти миллиарда километров от Земли, было нецелесообразным, поэтому, хотя логика была очевидной, он не смог выиграть приз короля.
Несмотря на это стало ясно, что этот метод может быть использован для точного измерения долготы на суше, при стабильных условиях и при наличии телескопов высокого качества. Таким образом, наблюдения и каталогизация затмений спутников Юпитера, в частности, Ио, стали ценной астрономической информацией.
Гениальное объяснение скорости света
В середине XVII века итальянский и французский астроном и инженер Джованни Кассини исследовал спутники Юпитера. Он первым использовал затмения Ио для измерения долготы и опубликовал подробные таблицы с датами затмений.
В обсерватории Ураниборга, недалеко от Копенгагена, Жан Пикар и Оле Рёмер в течение нескольких месяцев 1671 года наблюдали более ста затмений Ио и отметили время затмений и интервалы между ними.
Объединив данные из Ураниборга с наблюдениями Кассини из Парижской обсерватории, Рёмер заметил, что небесная точность «часов Юпитера» была не так высока, как можно было ожидать. В течение нескольких месяцев Рёмер прогнозировал, когда Ио окажется позади дрейфующего Юпитера.
В зависимости от времени года наблюдалось значительное расхождение – более чем на двадцать две минуты – между прогнозируемыми и фактически наблюдаемыми временными интервалами между затмениями. Рёмер придумал гениальное и абсолютно верное объяснение тому, что происходит.Рёмер заметил, что наблюдаемые им временные отрезки между затмениями сдвигаются на более позднее время по отношению к предсказанному по мере удаления Юпитера от Земли и увеличения расстояния между планетами, вращающимися вокруг Солнца, и на более раннее, когда расстояние между Юпитером и Землей сокращается.
Гениальность Рёмера позволила ему понять, что эта модель доказывает правильность «часового механизма Юпитера и Ио», а погрешность зависит от расстояния между Землей и Юпитером и не имеет ничего общего с периодами обращения Ио.
По мере того, как расстояние между двумя планетами увеличивается, свету от Юпитера требуется больше времени, чтобы достигнуть Земли.
С другой стороны, по мере приближения Юпитера к Земле свету требуется меньше времени, чтобы до нас добраться, и поэтому Ио появляется раньше, чем ожидалось.
Рёмер смог правильно объяснить изменение времени при наблюдении затмений.
Он указал скорость если в метрах в секунду то 215 миллионов метров в секунду, что не так уж далеко от современного значения 299 792 458 метров.
Консенсус относительно скорости света достигли только после смерти Рёмера (1710), но его измерение было первым определением скорости света, и ученые называют это «постоянной природы».
Не остается сомнений кто определил скорость света первым – датский астроном Оле Рёмер в 1676 году.
Эти числа, как и постоянная гравитационная Ньютона, как и постоянная Планка, остаются неизменными со времен Большого Взрыва и являются главным достоянием нашей Вселенной.
Они занимают важнейшее положение в физике, независимое от нашего существования, и ритм Вселенной невозможно было бы распознать, если бы их значения были хоть немного изменены.
Хотя современные ученые уже приводят данные что скорость света непостоянна.
Уголь добывается из земли путем добычи полезных ископаемых. Применение угля основано на возможности гореть и давать тепло.Большая часть добываемого каменного угля транспортируется поездами на электростанции, где он сжигается для получения пара. Пар вращает турбины, которые производят электричество.
Уголь является крупнейшим источником энергии для производства электроэнергии во всем мире. К сожалению, это также один из крупнейших мировых источников выбросов углекислого …
Читать далее »
Эта статья описывает новую когнитивную психологию, известную как факторы влияния на человека, соединяющую философию, психологию, теологию, духовность, лингвистику – действительно каждый аспект существования.
Влияние на аспект существования Факторы влияния на человека – это основное качество человеческой жизни; то есть наша коммуникативная структура предназначенная для того, чтобы воздействовать на мышление, эмоции и выбор поведения нас самих и других людей. Влияние является …
Читать далее »
Гальванический элемент батарейка -это энергетическое устройство, которое преобразует накопленную химическую энергию непосредственно в электрическую с помощью электрохимического процесса, включающего реакции окисления.
Каковы основные компоненты батареи как генератора энергии? Гальванический элемент может состоять из многих электрохимических элементов, называемых батарейными элементами.
Элементы или ячейки могут быть соединены и расположены последовательно или параллельно в соответствии с требуемым выходным напряжением и током, образуя емкость …
Читать далее »
Пьющий человек в большинстве своем не осознает тяжести заболевания и физическую зависимость от алкоголя.
Он считает, что пьет, как все, что к нему придираются, что он в любой момент может отказаться от употребления спиртных напитков.Эта иллюзия способствует тому, что болезнь постепенно прогрессирует, приводя к развитию вторичных заболеваний, запоям, потере работы и семьи. Но и эти последствия не становятся причиной …
Читать далее »
Одной из самых древних болезней является подагра. Однако, несмотря на свой “почтенный возраст”, это заболевание, поражающее суставы конечностей, существует и в наши дни.
Развитие подагры, или подагрического артрита, связано с нарушением обмена веществ и повышенным образованием мочевой кислоты.
В результате, соли этой кислоты откладываются в чрезмерном количестве, что приводит к нарушению функции тканей и органов. Избавиться от метаболического заболевания достаточно …
Читать далее »
Химия как наука изучает вещества, их свойства, как и почему вещества соединяются или разделяются, образуя другие вещества, и как они взаимодействуют с энергией.
Многие люди думают, что химики – это научные люди в белых халатах, которые смешивают странные жидкости в лаборатории, но на самом деле мы все химики.
Понимание основных понятий химии как науки важно практически для каждой профессии. Химия-это …
Читать далее » Энергия определяется как количественное свойство, которое должно быть передано объекту чтобы он имел возможность выполнять работу.
Каждый день мы используем различные виды энергии для выполнения всевозможной работы для того, чтобы жить более комфортно. Основные виды энергетических ресурсов Как правило, формы энергии являются либо потенциальными, либо кинетическими.
Формы потенциальной энергии хранятся в том числе химическом, гравитационном, механическом и ядерном виде. Формы …
Читать далее »
Репетиторский центр помогает поднять уровень знаний по самым различным дисциплинам. Далеко не все ученики школ и институтов способны успеть по всем предметам.
Некоторые не могут понять учителя, кто-то не может разобраться в каких-то задачах или нуждается в индивидуальной подготовке. И когда наступает время экзаменов, многие хотели бы чтобы их подготовили репетиторы.
Репетиторские центры просто незаменимы перед ЕГЭ или ГИА. Эти …
Читать далее »
Кассиопея – это созвездие северных широт, названное в честь тщеславной царицы Кассиопеи в греческой мифологии, которая хвалилась своей непревзойденной красотой.
Созвездие Кассиопея на небе представляет одно из 48 групп выделяющихся звезд, перечисленных греческим астрономом 2-го века Птолемеем. Оно легко узнаваемо благодаря своей характерной форме “W”, образованной пятью яркими звездами.
Созвездие Кассиопея на небе расположено в северной части и с широт …
Читать далее »
Что является основной движущей силой развития человечества? Есть множество различных мнений: божественный замысел, классовая борьба, великие личности, катастрофы, знание, возрастающие потребности людей и т. д.
Как отмечает Виктор Орехов в своих работах, в последнее время наиболее важной силой считается развитие человеческого капитала – именно те страны, которые уделяют максимум внимания образованию людей и их здоровью, имеют большое население и находятся …Читать далее »
Теория в науке – это одно из тех выражений, которое заставляет людей чувствовать себя не комфортно, в основном из-за их неправильного понимания этого термина.
Большая часть скептицизма в отношении теории основана на предположении, что она в целом преследует все науки: социальные, естественные, технические.
С другой стороны, теория в науке приобрела респектабельность не только потому, что она обязательно предполагает точное описание, …
Читать далее »
Наука – это широкое понятие, которое включает в себя различные виды человеческой деятельности.
Понятие науки это: биологи, рассматривающие бактерии с помощью микроскопов, химики, проводящие эксперименты по реакциям в лаборатории, астрономы, наблюдающие за галактиками через телескопы, физики, решающие уравнения на доске.
По существу, понятие науки это форма накопленного знания через усилия человека в понимании Вселенной в которой мы живем. Разумно предположить, …
Читать далее »
Источник: https://v-nayke.ru/?p=13839
Как измеряли скорость света и каково ее реальное значение
Еще задолго до того, как ученые измерили скорость света, им пришлось изрядно потрудиться над определением самого понятия «свет». Одним из первых над этим задумался Аристотель, который считал свет некой подвижной субстанцией, распространяющейся в пространстве. Его древнеримский коллега и последователь Лукреций Кар настаивал на атомарной структуре света.
К XVII веку сформировались две основные теории природы света – корпускулярная и волновая. К приверженцам первой относился Ньютон. По его мнению, все источники света излучают мельчайшие частицы. В процессе «полета» они образуют светящиеся линии – лучи. Его оппонент, голландский ученый Христиан Гюйгенс настаивал на том, что свет – это разновидность волнового движения.
В результате многовековых споров ученые пришли к консенсусу: обе теории имеют право на жизнь, а свет – это видимый глазу спектр электромагнитных волн.
Немного истории. Как измеряли скорость света
Большинство ученых древности были убеждены в том, что скорость света бесконечна. Однако результаты исследований Галилея и Гука допускали ее предельность, что наглядно было подтверждено в XVII веке выдающимся датским астрономом и математиком Олафом Ремером.
Свои первые измерения он произвел, наблюдая за затмениями Ио – спутника Юпитера в тот момент, когда Юпитер и Земля располагались с противоположных сторон относительно Солнца.
Ремер зафиксировал, что по мере отдаления Земли от Юпитера на расстояние, равное диаметру орбиты Земли, изменялось время запаздывания. Максимальное значение составило 22 минуты.
В результате расчетов он получил скорость 220000 км/сек.
Через 50 лет в 1728 году, благодаря открытию аберрации, английской астроном Дж. Брэдли «уточнил» этот показатель до 308000 км/сек. Позже скорость света измерили французские астрофизики Франсуа Арго и Леон Фуко, получив на «выходе» 298000 км/сек. Еще более точную методику измерения предложил создатель интерферометра, известный американский физик Альберт Майкельсон.
Опыт Майкельсона по определению скорости света
Опыты продолжались с 1924 по 1927 год и состояли из 5 серий наблюдений. Суть эксперимента заключалась в следующем.
На горе Вильсон в окрестностях Лос-Анжелеса были установлены источник света, зеркало и вращающаяся восьмигранная призма, а через 35 км на горе Сан-Антонио – отражающее зеркало.
Вначале свет через линзу и щель попадал на вращающуюся с помощью высокоскоростного ротора (со скоростью 528 об/сек.) призму.
Участники опытов могли регулировать частоту вращения таким образом, чтобы изображение источника света было четко видно в окуляре. Поскольку расстояние между вершинами и частота вращения были известны, Майкельсон определил величину скорости света – 299796 км/сек.
Окончательно со скоростью света ученые определились во второй половине XX века, когда были созданы мазеры и лазеры, отличающиеся высочайшей стабильностью частоты излучения.
К началу 70-х погрешность в измерениях снизилась до 1 км/сек.В результате по рекомендации XV Генеральной конференции по мерам и весам, состоявшейся в 1975 году, было решено считать, что скоростью света в вакууме отныне равна 299792,458 км/сек.
Достижима ли для нас скорость света?
Очевидно, что освоение дальних уголков Вселенной немыслимо без космических кораблей, летящих с огромной скоростью. Желательно со скоростью света. Но возможно ли такое?
Барьер скорости света – одно из следствий теории относительности. Как известно, увеличение скорости требует увеличения энергии. Скорость света потребует практически бесконечной энергии.
Увы, но законы физики категорически против этого. При скорости космического корабля в 300000 км/сек летящие навстречу ему частицы, к примеру, атомы водорода превращаются в смертельный источник мощнейшего излучения, равного 10000 зивертов/сек. Это примерно то же самое, что оказаться внутри Большого адронного коллайдера.
По мнению ученых Университета Джона Хопкинса, пока в природе не существует адекватной защиты от столь чудовищной космической радиации. Довершит разрушение корабля эрозия от воздействия межзвездной пыли.
Еще одна проблема световой скорости – замедление времени. Старость при этом станет намного более продолжительной. Также подвергнется искривлению зрительное поле, в результате чего траектория движения корабля будет проходить как бы внутри тоннеля, в конце которого экипаж увидит сияющую вспышку. Позади корабля останется абсолютная кромешная тьма.
Так что в ближайшем будущем человечеству придется ограничить свои скоростные «аппетиты» 10 % от скорости света. Это означает, что до ближайшей к Земле звезды – Проксимы Центавра (4,22 св. лет) придется лететь примерно 40 лет.
Источник: https://www.techcult.ru/science/5102-kakova-realnaya-skorost-sveta-i-mozhno-li-ee-preodolet
