Брзина на светлината
From Wikipedia, the free encyclopedia
Брзина на светлината, обично се бележи со латинично c[1] (лат. celeritas — брзина) — физичка константа важна во голем број области од физиката. Нејзината вредност (во вакуум) изнесува точно 299.792.458 м/сек. (≈3,00⋅108 м/с), односно 1.079.252.848,8 км/ч. Според Специјалната теорија на релативноста тоа е максималната брзина со која сета енергијата, материјата и сите информации можат да патуваат во универзумот, а која може да се постигне единствено во вакуум . Затоа често се обележува и со c0. Во други средини (течности, гасови...) брзината на светлината е различна и секогаш помала отколку во вакуум. Со брзината на светлината во вакуум се движат честичките кои немаат маса и електромагнетното зрачење (светлината и гравитациските бранови и се одвиваат промените во полињата. Тие ја задржуваат c без разлика на движењето на нивниот извор или на инерцијалниот појдовен систем на набљудувачот. Во Теоријата на релативноста c ги соединува просторот и времето и се појавува во познатата Ајнштајнова равенка за еднаквост на масата и енергијата E = mc2.[2]
На сончевата светлина ѝ требаат околу 8 минути и 19 секунди за да стигне до Земјата | |
Точни вредности | |
---|---|
Метри во секунда | 299 792 458 |
Планкови единици | 1 |
Приближни вредности | |
километри во секунда | 300 000 |
километри на час | 1 080 милиони |
астрономски единици дневно | 173[Забелешка 1] |
Приближно време на патување на светлинскиот сигнал | |
Растојание | Време |
еден метар | 3,3 нс |
од геостационарна орбита до Земјата | 119 мс |
должина на Земјиниот екватор | 134 мс |
од Месечината до Земјата | 1,3 с |
од Сонцето до Земјата (1 ае) | 8,3 мин |
од најблиската ѕвезда до Сонцето (1,3 пс) | 4,2 г. |
од најблиската галаксија (Џуџеста галаксија во Големо Куче) до Земјата | 25 000 г. |
низ Млечниот Пат | 100 000 г. |
од галаксијата Андромеда до Земјата | 2,5 милиони г. |
од Земјата до работ на видливата вселена | 46,5 милијарди г. |
Брзината со која светлината се пренесува низ проѕирни материјали (стакло, воздух...), а радиобрановите низ кабли, е помала од c. Односот меѓу c и v, брзината со која светлината патува низ одреден материјал, го дава показателот на прекршување n на материјалот (n = c / v). За видливата светлина показателот на прекршување на стаклото изнесува околу 1,5, што значи дека низ стаклото светлината патува со брзина од c / 1.5 ≈ 200.000 км/с. Показателот на прекршување на воздухот изнесува приближно 1.0003 за видливата светлина, што значи дека таа низ воздух се движи со брзина од 299.700 км/с (90 км/с побавно отколку со c). Со оглед дека светлината е облик на електромагнетно зрачење, нејзината брзина зависи од електричните и магнетните својства на средината низ која се движи и претставува константа за таа средина. Брзината на светлината се пресметува според формулата: , а во вакуум според формулата: [3].
Кога електромагнетните бранови треба да поминат големо растојание или при правење прецизни мерења, нивната конечна брзина значајно отстапува од c. За пристигање на пораки испратени од Земјата до далечни вселенски сонди, а и обратно, потребни се од неколку минути до неколку часа. Онаа светлина која ја емитуваат ѕвездите нив ги напуштила пред мноштво години, што значи дека ние ја гледаме и проучуваме историјата на вселената и вселенските објекти. Ограничената брзина на светлината ја ограничува и онаа која е теоретски максимум на сметачите, поради преносот на информациите од чип на чип. Затоа, пак, брзината на светлината овозможува мерење огромни растојанија со голема прецизност.
Првиот научник кој покажал дека светлината патува со определена, конечна брзина е Оле Ремер. Тоа го објавил во 1676 година по набљудувањето на движењето на Ија (една од месечините на Јупитер). Во 1865 година Џејмс Кларк Максвел претпоставил дека светлината е електромагнетен бран и затоа патува со брзината c спомената во неговата теорија на електромагнетизмот.[4] Во 1905 година Алберт Ајнштајн претпоставил дека брзината на светлината не зависи од движењето на светлинскиот извор во ниеден инерцијален појдовен систем,[5] а последиците од ваквата поставка ги истражил изведувајќи ја Специјалната теорија на релативноста и покажувајќи дека параметарот c не е важен само за светлината и електромагнетизмот.
По векови сè попрецизни мерења, во 1975 година брзината на светлината се сметала за 299 792 458 m/s, со грешки на 4 дела од милијарда. Во 1983 година SI го предефинирал метарот како растојание кое светлината го поминува во вакуум за 1/299 792 458 од секунда. Дефиницијата за метарот ја утврдила бројната вредност на брзината на светлината во вакуум c во метри во секунда.[6]