На протяжении нескольких столетий учёные со всего мира пытались измерить скорость света. Понимание, что свет имеет ограничения по скорости, началось ещё с 17 века. Раньше думали — свет мгновенный и не имеет скорости.
Первая попытка
Итальянский астроном, Галилео Галилей, решил провести простой эксперимент. Два холма. На одном Галилей, на другом его помощник. У каждого фонарик и заслонка. Расстояние между холмами 2 км.
С включённым фонариком Галилей убирает заслонку, препятствующую распространению света в сторону наблюдателя, и одновременно включает таймер. Помощник, увидев свет, убирает свою заслонку с включённым фонариком. Когда свет достигнет глаз Галилея, учёный останавливает время.
Зная расстояние и время, можно определить скорость света. Правда в этом методе есть изъян. Помощник затратит дополнительное время на принятие решения убирания заслонки. Да и погрешность сказывается на ручное включение и остановки времени.
Можно улучшить такой метод, без помощника, направив свет в сторону зеркала. Свет сам отразится от зеркала. Попытка оказалась провальной. Расстояние слишком маленькое для определения скорости света. После провала общество больше стало верить в мгновенность света.
Метод Рёмера
Первый успех в определении скорости света достигнут датским астрономом Олафом Рёмером. Причём измерить удалось в далёком 1676, астрономическим методом.
Благодаря Галилею, у Юпитера стали известны 4 спутника. Один из них Ио совершает оборот вокруг Юпитера с постоянной периодичностью за 42 часа 28 минут.
Когда Ио находится за Юпитером, он невидим для наблюдателя с Земли. Рёмер сначала измерил время нахождения Ио за Юпитером. Затем проделал тоже самое, только через полгода. Земля уже будет в противоположной части орбиты вокруг Солнца. Юпитер совершит только 4% своего орбитального пути.
Разница во времени между первым и вторым измерениями составила 22 минуты, что говорило о дополнительном преодолении расстояния светом — 300 миллионов км (диаметр орбиты Земли вокруг Солнца). Зная диаметр, поделив на задержку 22 минуты, можно определить скорость ~ 227000 км/с.
Неточность очевидна из-за движения планет не по окружности, а по эллипсу. В дальнейшем скорость света определялась методами аберрации звёзд, зубчатым колесом, вращающимся зеркалом, приближаясь к нынешнему стандарту.
Самый точный метод измерения скорости света определился в 1973 лазерным интерферометром. Благодаря технологической возможности пользованием лазера с очень стабильным спектром определилась длина волны отдельного спектра. Атомными цезиевыми часами установилась частота. Перемножив частоту на длину волны, измеряется скорость света c = 299 792 458 + 1,2 м/с.
Через десять лет большинство стран согласилось избавиться от погрешности, сделав скорость света эталоном скорости c = 299 792 458 м/с. Таким образом, хоть и принята окончательная скорость света в вакууме, так как в среде свет замедляется, в будущем, возможно, будет уточнение данной скорости.
Если вам понравилась статья, подписывайтесь на канал, ставьте лайк, делитесь информацией в социальных сетях. Дальше будет интереснее!