Universum on äärmiselt suur koht. Kuna astronoomid vaatasid sajandite vältel kosmosest kaugemale ja sügavamale minevikku, jõudsid nad arusaamisele, kui väikesed ja tähtsusetud meie planeet ja meie liigid näivad olevat. Samal ajal panid käimasolevad elektromagnetismi ja kaugete tähtede uurimised teadlased järeldama, milline on valguse kiirus - ja et see on kiireim saadav kiirus.
Sellisena on astronoomid kasutanud kauguse mõõtmist ühe aasta (ehk valgusaasta) järgi, et mõõta vahemaid tähtedevahelisel ja galaktikavahelisel skaalal. Kuid kui kaugele jõuab valgus aastaga? Põhimõtteliselt liigub see kiirusega 299 792 458 meetrit sekundis (1080 miljonit km / tunnis; 671 miljonit mph), mis töötab aastas umbes 9 460,5 miljardit km (5878,5 miljardit miili).
Valguse kiirus:
Valguse kiiruse arvutamine on teadlaste mureks olnud juba mitu sajandit. Ja enne 17. sajandit oli erimeelsusi, kas valguse kiirus on piiratud või liigub see hetkega ühest punktist teise. 1676. aastal lahendas Taani astronoom Ole Romer selle väite, kui tema tähelepanekud Jupiteri kuu Io nähtava liikumise kohta näitasid, et valguse kiirus oli piiratud.
Oma tähelepanekutest arvutas kuulus Hollandi astronoom Christiaan Huygens valguse kiiruseks 220 000 km / s (136 701 mi / s). Pesa kahel sajandil täpsustati valguse kiirust veelgi ja edasi, saades hinnangulised väärtused vahemikus 299 000 - 315 000 km / s (185 790 kuni 195 732 mi / s).
Sellele järgnes James Clerk Maxwell, kes tegi 1865. aastal ettepaneku, et valgus on elektromagnetiline laine. Tema elektromagnetilisuse teoorias oli valguse kiirus esindatud kui c. Ja siis 1905. aastal pakkus Albert Einstein välja oma teoreetilise erirelatiivsuse, mis postuleeris, et valguse kiirus (c) oli konstantne, sõltumata vaatleja inertsest võrdlusraamist või valgusallika liikumisest.
1975. aastaks, pärast sajandeid kestnud täpsustatud mõõtmisi, oli valguse kiirus vaakumis arvutatud 299 792 458 meetrini sekundis. Käimasolevad uuringud näitasid ka, et valgus liigub erinevatel lainepikkustel ja koosneb footonitest tuntud alaatomilistest osakestest, millel pole massi ja mis käituvad nii osakeste kui ka lainetena.
Valgusaasta:
Nagu juba märgitud, tähendab valguse kiirus (väljendatuna meetrites sekundis), et valgus läbib ühe aasta jooksul 9 460 528 000 000 km (või 5 878 499 817 000 miili). Seda vahemaad nimetatakse "valgusaastaks" ja seda kasutatakse universumis asuvate objektide mõõtmiseks, mis asuvad meist märkimisväärselt kaugel.
Näiteks Maale lähim täht (Proxima Centauri) on umbes 4,22 valgusaasta kaugusel. Linnutee galaktika keskpunkt asub 26 000 valgusaasta kaugusel, lähim suur galaktika (Andromeda) on aga 2,5 miljoni valgusaasta kaugusel. Praeguseks on Maast kaugeima galaktika kandidaat MACS0647-JD, mis asub umbes 13,3 miljardi valgusaasta kaugusel.
Ja kosmiline mikrolaine taust, reliikviakiirgus, mis arvatakse olevat jäänud Suurest Paugust, asub umbes 13,8 miljardi valgusaasta kaugusel. Selle kiirguse avastamine ei tugevdanud mitte ainult Suure Paugu teooriat, vaid andis astronoomidele ka täpse hinnangu Universumi vanusest. See toob esile veel ühe olulise punkti kosmiliste vahemaade mõõtmise kohta valgusaastatel, milleks on asjaolu, et ruum ja aeg on omavahel seotud.
Näete, kui näeme kaugelt objektilt tulevat valgust, vaatame tegelikult ajas tagasi. Kui näeme valgust tähelt, mis asub 400 valgusaasta kaugusel, näeme tegelikult valgust, mida see täht kiirgas 400 aastat tagasi. Seega näeme tähte nii, nagu see nägi välja 400 aastat tagasi, mitte sellisena, nagu see täna paistab. Selle tulemusel vaadatakse miljardeid valgusaastaid Maast objekte, et näha miljardeid valgusaastaid ajas tagasi.
Jah, kerge liigub ülikiire kiirusega. Kuid arvestades Universumi õhukest suurust ja ulatust, võib siin Maa peal meieni jõudmine võtta aega miljardeid aastaid, alates Universumi teatud punktidest. Seetõttu on teadlastele nii kasulik teada, kui kaua ühe aasta reisimiseks aega kulub. See mitte ainult ei võimalda meil mõista universumi ulatust, vaid võimaldab meil kaardistada ka kosmilise evolutsiooni protsessi.
Oleme siin ajakirjas Space Magazine kirjutanud palju artikleid valguse kiiruse kohta. Siit saate teada, kui kaugel on valgusaasta ?, Mis on valguse kiirus ?, Kui palju on valgusaastal ?, Kuidas liigub valgus? Ja kui kaugele saate universumis näha?
Kas soovite lisateavet valgusaastate kohta? Siin on artikkel HowStuffWorksi valgusaastate kohta ja siin on vastus PhysLinkilt.
Oleme sellel teemal salvestanud ka osa astronoomialavastustest. Kuulake siin, 10. osa: Kauguse mõõtmine universumis.
Allikad:
- NASA - kui kiire on valguse kiirus?
- NASA: Starchild - mis on valgusaasta ja kuidas seda mõõdetakse?
- Vikipeedia - valguse kiirus
- UCR - kuidas mõõdetakse valguse kiirust?
