Universum är en extremt stor plats. När astronomer tittade längre ut i rymden under århundradena, och djupare in i det förflutna, förstod de hur liten och obetydlig vår planet och vår art verkar som jämförelse. Samtidigt ledde pågående undersökningar av elektromagnetism och avlägsna stjärnor forskare att dra ut vad ljusets hastighet är - och att det är den snabbaste hastigheten som kan erhållas.
Som sådan har astronomer använt avståndet som ljuset reser inom ett enda år (alias ett ljusår) för att mäta avstånd på den interstellära och intergalaktiska skalan. Men hur långt reser ljuset på ett år? I grund och botten rör sig den med en hastighet av 299,792,458 meter per sekund (1080 miljoner km / timme; 671 miljoner km / h), vilket fungerar till cirka 9,460,5 miljarder km (5,878,5 miljarder mil) per år.
Ljusets hastighet:
Beräkningen av ljusets hastighet har varit en uppmärksamhet för forskare i många århundraden. Och före 1600-talet var det oenighet om ljusets hastighet var begränsad, eller om den omedelbart flyttades från en plats till nästa. 1676 avgjorde den danska astronomen Ole Romer argumentet när hans iakttagelser av den uppenbara rörelsen av Jupiters måne Io avslöjade att ljusets hastighet var begränsad.
Från sina observationer beräknade den berömda holländska astronomen Christiaan Huygens ljusets hastighet till 220 000 km / s (136 701 mi / s). Under loppet av boet två århundraden förfinades ljusets hastighet alltmer, vilket gav uppskattningar som sträckte sig från cirka 299 000 till 315 000 km / s (185 790 till 195 732 mi / s).
Detta följdes av James Clerk Maxwell, som föreslog 1865 att ljus var en elektromagnetisk våg. I hans teori om elektromagnetism representerades ljusets hastighet som c. Och 1905 föreslog Albert Einstein sin teori om speciell relativitet, som antydde att ljusets hastighet (c) var konstant, oavsett observatörens tröghetsreferensram eller ljuskällans rörelse.
År 1975, efter århundraden med förfinade mätningar, beräknades ljusets hastighet i ett vakuum till 299,792,458 meter per sekund. Pågående forskning avslöjade också att ljus rör sig vid olika våglängder och består av subatomära partiklar som kallas fotoner, som inte har någon massa och uppför sig som både partiklar och vågor.
Ljusår:
Som redan nämnts innebär ljusets hastighet (uttryckt i meter per sekund) att ljuset kör ett avstånd på 9,460,528 000 000 km (eller 5,878,499,817 000 miles) på ett enda år. Detta avstånd är känt som ett "ljusår" och används för att mäta föremål i universum som ligger på ett betydande avstånd från oss.
Till exempel är den närmaste stjärnan till jorden (Proxima Centauri) ungefär 4,22 ljusår bort. Mitten av Vintergalaxen är 26 000 ljusår bort, medan den närmaste stora galaxen (Andromeda) är 2,5 miljoner ljusår bort. Hittills är kandidaten för den längsta galaxen från jorden MACS0647-JD, som ligger ungefär 13,3 miljarder ljusår bort.
Och den kosmiska mikrovågsbakgrunden, relikstrålningen som tros vara kvar från Big Bang, ligger ungefär 13,8 miljarder ljusår bort. Upptäckten av denna strålning förstärkte inte bara Big Bang Theory, utan gav också astronomer en exakt bedömning av universumets ålder. Detta tar upp en annan viktig punkt om att mäta kosmiska avstånd i ljusår, som är det faktum att rymden och tiden sammanflätas.
Du ser, när vi ser ljuset komma från ett avlägset objekt, tittar vi faktiskt tillbaka i tiden. När vi ser ljuset från en stjärna som ligger 400 ljusår bort, ser vi faktiskt ljus som släpptes ut från stjärnan för 400 år sedan. Därför ser vi stjärnan som den såg ut för 400 år sedan, inte som den ser ut idag. Som ett resultat är att titta på föremål miljarder ljusår från jorden att se miljarder ljusår tillbaka i tiden.
Ja, ljuset körs med extremt snabb hastighet. Men med tanke på universums stora storlek och omfattning kan det fortfarande ta miljarder år från vissa punkter i universum att nå oss här på jorden. Därför att veta hur lång tid det tar för ljus att resa ett enda år är så användbart för forskare. Det tillåter oss inte bara att förstå universums skala, det tillåter oss också att kartlägga processen för kosmisk evolution.
Vi har skrivit många artiklar om ljusets hastighet här på Space Magazine. Här är hur långt är ett ljusår ?, Vad är ljusets hastighet?, Hur mycket är det i ett ljusår?, Hur reser ljus ?, och hur långt kan du se i universum?
Vill du ha mer information om ljusår? Här är en artikel om ljusår för HowStuffWorks, och här är ett svar från PhysLink.
Vi har också spelat in ett avsnitt av Astronomy Cast om detta ämne. Lyssna här, avsnitt 10: Mäta avstånd i universum.
källor:
- NASA - Hur snabb är ljusets hastighet?
- NASA: Starchild - Vad är ett ljusår och hur mäts det?
- Wikipedia - Light of Speed
- UCR - Hur mäts ljusets hastighet?
