Как измеряли скорость света?

Ни одно существо на Земле не двигается со скоростью света. Так как же ее измерить? Да и возможно ли это? Несколько веков ученые трудились над этими вопросами. Рассказываем, какие выводы были сделаны.

Изначально эта величина никого не интересовала. В эпоху античности ученые утверждали, что скорость света бесконечна, что значит мгновенна. В Средневековье эта тема отошла на задний план, ведь прогрессивных людей того времени волновал вопрос «Как бы не попасть на костер великой инквизиции?». В последующие эпохи Возрождения и Просвещения ученые много рассуждали, спорили, и, конечно, делились на научные группы.

Например, Кеплеру и Декарту, которые поддерживали мнение своих античных «коллег», а Галилео Галилей, наоборот, считал, что скорость света конечна, но и велика. Именно этот ученый впервые предпринял попытку по ее измерению.

Опыт Галилео

Галилео Галилей провел эксперимент, который можно охарактеризовать фразой «все гениальное — просто». Чтобы измерить скорость света, ученый использовал самые обычные предметы. Галилей и его помощник зажгли фонари и забрались на холмы, которые находились друг от друга на большом расстоянии. Один из них открывал заслонку светильника, другой должен был проделать то же самое, когда увидит свет. Зная расстояние и время (задержку перед тем, как помощник откроет фонарь) Галилей рассчитывал вычислить скорость света. Но чтобы этот эксперимент увенчался успехом, его участникам следовало бы выбрать холмы на гораздо большем расстоянии друг от друга (несколько миллионов километров).

Эксперименты Рёмера и Брэдли

В 17 веке астроном из Дании Олаф Рёмер провел удачный опыт по определению скорости света, результаты которого были очень точны. При наблюдении за планетами  ученый обнаружил, что по мере отдаления Земли от Юпитера меняется время затмения его спутника Ио. Максимальное время запаздывания составляло 22 минуты. Рёмер заметил, что наши планеты удаляются друг от друга на расстояние земной орбиты. Ученый разделил примерное значение диаметра на время запаздывания. В результате получилось 214 000 км/с. Бесспорно, это очень грубый подсчет, ведь расстояние между двумя планетами точно не известно. Но полученные Рёмером результаты оказались очень близки к истине.

Спустя 100 лет Джеймс Брэдли попробовал оценить скорость света, наблюдая абберацию звезд. Это значит — изменение видимого положения звезды, вызванное движением земли по орбите. В своих расчетах Брэдли использовал скорость Земли и угол абберации и получил значение, равное 301 000 км/с.

Эксперимент Физо

Опыты Рёмера и Брэдли другие ученые восприняли с недоверием. Но результат, полученный последним, использовали в научном мире до 1849 года. До тех пор, пока ученый Арман Физо не попробовал в своих расчетах метод вращающегося затвора. Исследования приводились в лаборатории, без наблюдения за небесными телами. Ниже представлена схема его установки.

Свет отражался от зеркала, проходил через зубья и отражался от еще одного зеркала, которое находилось на расстоянии 8,6 километров. Скорость колеса увеличивали до того момента, пока свет не становился виден в следующем зазоре. В результате исследования Физо получил результат — 313 000 км/с. Еще через год опыт повторил Леонор Фуко. Итог эксперимента отличался и составил 298 000 км/с.

Наука не стоит на месте, и современным ученым доступны лазеры и мазеры. Они дают возможность измерить скорость света косвенно, без прямых измерений. 

А можно точнее: какова все же скорость света?

Со времен античности человечество накопило огромный опыт по измерению скорости света. На данный момент научное сообщество считает наиболее точным значение, равное 299 792 458 метров в секунду. Этот результат был получен в 1983 году. Интересно, что более точному измерению мешает погрешность в измерении метра. Сейчас значение привязано к скорости света и равняется расстоянию, которое свет проходит за 1 / 299 792 458 секунды.

Надеемся, что теперь вы с легкостью справитесь с физическими задачами по этой теме. Если же вы понимаете, что без сторонней помощи не обойтись, авторы ФениксХелп к вашим услугам. Помогут, расскажут, объяснят, проконсультируют.