Що таке швидкість світла і що вимірюють світловими роками

Теорія відносності стверджує, що коли матерія наближається до швидкості світла, її маса стає нескінченною, нагадує Техно 24. Це означає, що швидкість світла функціонує як обмеження швидкості для всього всесвіту.

Дивіться також Астрономи відкрили загадкові мегаструктури, яких взагалі не повинно існувати у Всесвіті

Швидкість світла є сталою величиною і Національний інститут стандартів та технологій США використовує її для визначення міжнародних стандартних одиниць вимірювання, таких як метр, а також милі, фути та дюйми. Ця константа також застосовується у складних рівняннях для визначення кілограма та одиниці вимірювання температури – Кельвіна.

Попри статус швидкості світла як універсальної константи, вчені та письменники-фантасти продовжують розмірковувати про можливість подорожей зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. Хоча справжній варп-двигун ще не був створений, це не зупиняє колективне прагнення до нових оповідань, винаходів та розвитку фізики.

Що таке світловий рік?

Світловий рік – це відстань, яку світло може подолати за один рік – близько 10 трильйонів кілометрів. Це один зі способів, яким астрономи та фізики вимірюють величезні відстані у нашому Всесвіті.

• Світло проходить шлях відбиваючись від Місяця до наших очей приблизно за 1 секунду, тобто Місяць розташований на відстані близько 1 світлової секунди від нас.
• Сонячному світлу потрібно близько 8 хвилин, щоб досягти наших очей долаючи відстань від Сонця до Землі, тобто Сонце розташоване на відстані близько 8 світлових хвилин.
• Світлу від Альфи Центавра, найближчої до нас зоряної системи, потрібно приблизно 4,3 роки, щоб дістатися до нас, отже, Альфа Центавра розташована на відстані 4,3 світлових років від нас.

Зірки та інші космічні об'єкти за межами нашої Сонячної системи знаходяться на відстані від декількох до мільярдів світлових років. Те, що астрономи спостерігають у далекому космосі, є фактично поглядом у минуле. Вивчаючи ці далекі об'єкти, астрономи бачать світло, яке відображає їх у стані, в якому вони були у той час, коли це світло було випромінено.

Цей принцип дозволяє астрономам спостерігати Всесвіт у стані, який існував незабаром після Великого вибуху, який відбувся приблизно 13,8 мільярдів років тому. Об'єкти, розташовані на відстані 10 мільярдів світлових років, виглядають для астрономів так, як вони були 10 мільярдів років тому, невдовзі після формування Всесвіту, а не так, як вони є сьогодні, оскільки вони можуть вже навіть не існувати.

Цікаві факти про швидкість світла

• Чи є щось швидше ніж швидкість світла? Ні! Світло – це "універсальна межа швидкості" і, згідно з теорією відносності Ейнштейна, це найшвидша швидкість у Всесвіті: 300 000 кілометрів на секунду.
• Чи є швидкість світла постійною? Швидкість світла є універсальною константою у вакуумі, подібно до вакууму космосу. Однак світло може дещо сповільнюватися, коли воно проходить через поглинаюче середовище, наприклад, воду (225 000 кілометрів на секунду) або скло (200 000 кілометрів на секунду).
• Хто відкрив швидкість світла? Одне з перших вимірювань швидкості світла зробив Рьомер у 1676 році, спостерігаючи за супутниками Юпітера. Вперше швидкість світла була виміряна з високою точністю в 1879 році в експерименті Майкельсона-Морлі.
• Звідки ми знаємо швидкість світла? Рьомер зміг виміряти швидкість світла, спостерігаючи затемнення супутника Юпітера Іо. Коли Юпітер був ближче до Землі, Рьомер помітив, що затемнення Іо відбувалися трохи раніше, ніж коли Юпітер був далі. Рьомер пояснив цей ефект тим, що світлу потрібно більше часу, щоб подолати більшу відстань, коли Юпітер знаходиться далі від Землі.

Дивіться також Внутрішня частина мертвої зорі може виглядати як гігантське ядро атома

Що рухається швидше за швидкість світла?

Хоча швидкість світла часто називають межею швидкості Всесвіту, насправді сам він розширюється дещо швидше ніж швидкість світла. Всесвіт розширюється зі швидкістю трохи більше ніж 68 кілометрів за секунду на кожен мегапарсек відстані від спостерігача.

Мегапарсек – це 3,26 мільйона світлових років – дуже велика відстань.

Іншими словами, галактика на відстані 1 мегапарсек віддаляється від Молочного Шляху зі швидкістю 68 км/с, тоді як галактика на відстані двох мегапарсек віддаляється зі швидкістю майже 136 км/с, і так далі.

В певний момент, на незбагненній відстані, швидкість розширення Всесвіту перевищує швидкість світла, що є наслідком природного та регулярного розширення простору.

Спеціальна теорія відносності визначає абсолютний ліміт швидкості у Всесвіті, але загальна теорія відносності, запропонована Ейнштейном у 1915 році, передбачає інші можливості, коли фізика, яку ми досліджуємо, не є "локальною".