Швидкість світла
фізичний термін в астрономії / З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Шановний Wikiwand AI, Давайте зробимо це простіше, відповівши на ключові запитання:
Чи можете ви надати найпопулярніші факти та статистику про Швидкість світла?
Підсумуйте цю статтю для 10-річної дитини
Швидкість світла — фізичний термін, який використовують у двох, пов'язаних між собою, однак концептуально різних значеннях. Насамперед, швидкість світла — фундаментальна фізична стала, швидкість розповсюдження електромагнітної взаємодії у вакуумі. Інше значення — швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль, включно зі світлом, у певному середовищі.
Точна величина | |
---|---|
метрів за секунду | 299792458 |
Наближені значення (до третього знака) | |
кілометрів за годину | 1080000000 |
астрономічних одиниць за день | 173[Прим. 1] |
парсеків за рік | 0,307[Прим. 2] |
Приблизний час польоту світла | |
Відстань | час |
один метр | 3,3 нс |
з геостацонарної орбіти до Землі | 119 мс |
довжина екватора Землі | 134 мс |
від Місяця до Землі | 1,3 с |
від Сонця до Землі (1 а.о.) | 8,3 хв |
один світловий рік | 1,0 рік |
один парсек | 3,26 роки |
від найближчої зорі до Сонця (1,3 пк) | 4,2 роки |
від найближчої галактики до Землі | 70000 років |
через Чумацький Шлях | 90000 років |
від Галактика Андромеди до Землі | 2,5 млн років |
Швидкість світла у вакуумі зазвичай позначається як c. Вона є універсальною фізичною константою, яка точно дорівнює 299792458 м/с[3]. Відповідно до спеціальної теорії відносності, c — це верхня межа швидкості, з якою можуть подорожувати матерія, енергія або будь-який сигнал, що передає інформацію[4][5][6].
Усі форми електромагнітного випромінювання у вакуумі поширюються зі швидкістю світла. Для багатьох практичних цілей світло та інші електромагнітні хвилі поширюються миттєво, але для великих відстаней і дуже чутливих вимірювань скінченність їхньо швидкості має помітний ефект. Світло зір приходить на Землю із запізненням в багато років, що дозволяє вивчати давнє минуле Всесвіту, спостерігаючи далекі об'єкти. Під час зв'язку з далекими космічними апаратами передача сигналу може тривати багато хвилин або навіть кілька годин. В обчислювальній техніці швидкість світла задає мінімально можливу затримку зв'язку[en]. Запізнення прибуття світло сигналу може використовуватись для визначення відстаней об'єктів, — наприклад, в радарах або в системах GPS.
У 1676 році Оле Ремер вперше виміряв швидкість світла[en], вивчаючи видимий рух Іо, супутника Юпітера. Протягом наступних століть з'являлися точніші вимірювання. У статті[en], опублікованій у 1865 році, Джеймс Клерк Максвелл припустив, що світло є електромагнітною хвилею і, отже, поширюється зі швидкістю c[7]. У 1905 році Альберт Ейнштейн постулював, що швидкість світла c відносно будь-якої інерціальної системи відліку є сталою і не залежить від руху джерела світла[8]. З цього постулату він вивів теорію відносності, показавши таким чином, що параметр c важливий не тільки для світла та електромагнетизму.
Безмасові частинки та поля, такі як гравітаційні хвилі, також рухаються у вакуумі зі швидкістю c. Частинки з відмінною від нуля масою спокою можуть наближатись до швидкості c, але не в змозі досягти її. У спеціальній і загальній теоріях відносності c пов'язує простір і час, а також фігурує у відомому рівнянні еквівалентності маси та енергії E = mc2[9].
У деяких випадках може здаватися, що об'єкти або хвилі рухаються швидше за світло (наприклад, фазові швидкості хвиль, вигляд певних високошвидкісних астрономічних об'єктів, окремі квантові ефекти). Розширення Всесвіту на певній відстані від постерігача[en] досягає швидкості світла.
Швидкість, з якою світло поширюється крізь прозорі матеріали, такі як скло або повітря, менша за c. Аналогічно, швидкість електромагнітних хвиль у дротяних кабелях менша за c. Співвідношення між c та швидкістю v, з якою світло поширюється в матеріалі, називається показником заломлення n матеріалу (n = cv) Наприклад, для видимого світла показник заломлення скла зазвичай становить близько 1,5, тобто світло в склі поширюється зі швидкістю c/1,5 ≈ 200 000 км/с. Показник заломлення повітря для видимого світла становить близько 1,0003, тому швидкість світла в повітрі приблизно на 90 км/с менша, ніж c.