光速那麼快,人類是怎麼測量的?


光速那麼快,人類是怎麼測量的?


大家都知道:光速是目前人類已知速度的上限,光的傳播速度一秒鐘就能走30萬公里,可以繞地球七圈半。

既然光速這麼快,科學家們是如何知道光速的準確數值的呢?

光速那麼快,人類是怎麼測量的?


這麼快的速度,人類如何測量?

科學之父伽利略做過無數個成功的實驗,可是這次測量光速的實驗,他也失敗了。

光速那麼快,人類是怎麼測量的?


伽利略和他的助手站在兩個相隔較遠的山頭上,每個人手裡有一盞燈。伽利略測量從自己遮住燈到看到助手遮住燈相差的時間,這段時間內光剛好在兩人之間傳播了一個來回,就可以測出光速了。

我們現在都明白伽利略為什麼會失敗,光速是30萬公里每秒,兩個山頭的距離太近了,要想知道光的速度還要有更遠的距離。

要多遠呢?從地球到木星那麼遠

丹麥天文學家奧勒·羅默,第一次通過天文觀測計算出計算出了光的速度。


光速那麼快,人類是怎麼測量的?

地球繞著太陽公轉,公轉的時候會變換位置,所以在一年的不同時候距離木星的距離是不一樣的,少則6億多公里則9億多公里。

即使是光也要需要三四十分鐘才可以跑完。地球位置變化就使得,光從木星到地球花費時間很容易被觀察到。

奧勒·羅默通過記錄地球和木星之間距離的變化,以及光線傳過來時時間的變化,計算出了光的速度。

光速那麼快,人類是怎麼測量的?


假設地球在繞著太陽A在圓軌道FGLK上逆時針運動,木衛一繞著木星B也在逆時針運動。在木星背後CD之間是木星的陰影區,如果木衛一進入這部分陰影,太陽光照射不到木衛一,人們就無法看到它的。

也就是說,當木衛一到達C點時就會消失,稱為“消蹤”,如果木衛一從陰影出來,就能夠被人觀察到,也就是木衛一到達D點時就會出現,稱為“現蹤”。羅默就是利用這個現象測量光速的。

光速那麼快,人類是怎麼測量的?


而我們如今普遍採用的光速是在1983年被確定的,在這一年,根據國際協定,「米」將通過光速來定義,「一米」被定義為光在真空中1/299792458秒走過的距離。

換言之,自此之後會發生變化的,只會有「一米」的實際長短,而光速的數字則不會再有變化了。

光速測量精度的不斷提高,對於物理學的發展來說非常重要。科學的進步不是一蹴而就的,需要幾代科學家的不懈努力才能最終實現!


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