15 Dub

1. historická technika měření rychlosti světla v astronomii.

 Romer zachycený při práci.

Ole romer při svém pozorování z jednoho Jupiterových měsíců.

Podstata měření rychlosti světla je velmi důležitá, neboť  nám ukazuje maximální možnou rychlost informace putujícím vesmírem. Používá se často a to (ne)jenom v astrofyzice, ale také v částicové a jaderné fyzice. Vědci byla po několika desetiletí zpřesněna a upravena na c = 299 792 458 m/s ve vaku, kde „c“ znamená v latině celaritas, tedy rychlost. Připomeňme si milník počátku měření velikosti rychlosti světla a první 3 osoby, které se o to pokusily.

Koncept s velikou nepřesností

Před Romerem byl jako první proveden na počátku 17. století experiment navržený Italským astronomem G. Galileem. Na pokus potřeboval asistenta. Ve chvíli, kdy Galileo odkryl lucernu – začne čekat na světlo přicházející od asistenta, který dostal světelnou signalizaci. Toto ovšem představovalo několik nepřesností a problémů. Hlavně kvůli měření časového intervalu mezi odkrytím a přijmutím světla, technickému vybavení a malou vzdáleností obou pozorovatelů (pouhých 1,6 km). Hlavně poukázal, že rychlost světla je větší než rychlost zvuku.

c = d / t2 – t1.

Galileova metoda byla ověřena až misí Apolla umístěním koutového odražeče na povrch  Měsíce a vypálením laservého paprsku ze Země na Měsíc.

Romerův odhad

Druhý přesnější objev přinesl známý dánský astronom Ole Christensen Romer, když v roce 1676 demonstroval svá pozorování na měsíci planety Jupiter Io (nejvnitřnější měsíc Jupitera). Čili navázal z dat získaných Italským astronomem G. Galileem 4 měsíců planety z r. 1610. Romer byl přesvědčen, že rychlost světla je konečná a dosahuje rychlosti cca 220 000 km / s, čímž se údajně vůbec jako první nemálo přiblížil k dnešnímu stanovení rychlosti světla. Před objevem byla vědci argumentována myšlenka nekonečné rychlosti, která nelze změřit.
Romerův model
Romerova měření pracovala na základě vzdalování Země z oběžné dráhy od Jupitera. Velice jednoduchá představa – jak se Země vzdaluje a blíží se k oblasti odsluní, tak NEnarůstá rychlost světla, ale vzdálenost mezi body A a B, takže světlo okamžitě nezasáhne Zemi, protože nejprve musí urazit vzdálenost. Pokud se bude Země nacházet v přísluní k planetě, tak výsledná doba bude kratší. Romer si taktéž uvědomil, že interval začátku a konci zákrytu se vždy měnila, což bylo také jedna z věcí, která ho přiměla ke konečné rychlosti.
t1 ( c – v ) = t2 ( c + v ),…rychlost světla ve vaku dostaneme vzorcem c = t1 + t2 / t1 – t2 v.
Musel znát údaj o době začátku a konci zákrytu měsíce Io. Posléze stačilo postup zopakovat za čtvrt či tři čtvrtě roku. Důležitá je také rychlost přibližování a oddalování Země (29,783 km/s).
Pokusy pokračovaly dál  a tak množství údajů a pozorování máme od Bradleyho,  Foucaulta a dalších fyziků a badatelů.

 

Ukázka.

S rostoucí vzdáleností Jupitera od Země doráží světlo ze zákrytu odražené měsícem Io déle.

 

Velikost Io.

Obvod měsíce Io je 11 446 km.

Bradleyova měření

Další měření podnikl James Bradley díky aberaci hvězd (tj. odchylka světelného paprsku od původního směru – tělesa kvůli skládání velikosti rychlosti světla a velikosti pohybu Země). Musel znát rychlost Země a úhel aberaci hvězd, který dopočítal jako

tg α = v sin (β) / c.

Výsledek měření: 301 000 km/s.

Ukázka.

Důsledek aberace hvězd.

 

 

Toto bylo ukončení astronomických měření velikosti rychlosti světla. Další (ne)astronomické se dočkalo až roku 1849.

Reference, doporučené odkazy, obrázky:
(Stručnější historie času (2006) – S. W. Hawking a L. Mlodinow)
Líbí se Vám článek? Sdílejte jej...Share on FacebookTweet about this on TwitterShare on Google+Email this to someone