狗子:哇!下雨了!有闪电!打雷了!
老子:今天的雷阵雨预报真的很准啊!你知道为什么雷雨天,我们总是先看到闪电,再听到雷声?
狗子:嗯……因为眼睛长在耳朵前面?
老子:你就是侧着耳朵,也是后听到雷声啊[笑哭]。
真正的原因是光速快于声速。
狗子:声速我是知道的。光速,我倒是从来没想过。
老子:的确如此。因为光速太快了,快到我们都感觉不到它的传播速度。
要不是天文学家喜欢观察星星,估计人类都想不到测光速。
狗子:还和天文学家有关系?
老子:真有关系。
1676年,丹麦天文学家罗默(1644—1710)在观察木星的卫星时发现,木星每隔一定周期会出现一次卫星蚀,而且连续两次卫星蚀相隔的时间不一样:
当地球背离木星运动时,要比地球迎向木星运动时要长一些。
这个时间上的差别,他认为是木星的卫星发出的光走得距离不一样。
这个距离差就是地球的直径。
然后他根据地球直径和两次卫星蚀的时间差,算出光的速度。
狗子:那算出来光速是多少?
老子:因为那个时候,对地球直径的估算并不准确,所以算出来的光速也不准确。
不过结果是多少不重要,重要的是他的这一发现让人们意识到光是有速度的。
而我们日常生活的范围,和目之所及的距离,对于光来讲,都太近了,所以感觉不到光需要时间传播。
广阔的宇宙空间,提供了测量光速所需要的足够大的距离。
狗子:既然那次计算的结果不准确,后来又是怎么测出光速的呢?
老子:在物理学发展史上,最早提出测量光速的是意大利物理学家伽利略。
1607年他实施了测量光速的“掩灯方案”:
让两个观察者爬上相距甚远的两个山头,各执一盏能遮闭的灯。
观察者A打开灯光,经过一定时间后,光到达观察者B。
B立即打开自己的灯光,过了某一时间后,此信号回到A。
A从开灯到灯光返回的时间间隔为t,两观察者的距离为S,则光的速度为:
c=2S/t
尽管这个思路是对的,但这个距离对光速而言还是太短了。加上两个观察者还有反应的时间,所以光真正行进的时间间隔,一定是比他们记录的要少的。
结果测速失败,但这种测量原理,长远地保留在后来的一切测定光速的实验方法之中。
光速比较精确值是在20世纪70年代用高精度激光方法测得的。
真空中的光速是一个重要的物理常量c,c=299792458m/s。一般近似取300000km/s。
狗子:每秒能够前进大约30万公里!这是有多快啊?!
老子:这样理解吧——地球赤道的半径是6378.1公里,以光速绕行赤道,每秒可以绕将近7.5圈!
狗子:地球还真是有点小,不够光溜达的啊。
老子:所以,光就从太阳“溜达”到地球上来了啊。
由于星球之间的距离太远,已经不是我们常用的“公里”这种单位方便描述的,所以对于这种星际间的超大距离,有一个专用的长度单位叫“光年”。
狗子:光年什么意思?
老子:光年,就是光在真空中传播一年所经过的距离。
光速=299792458米/秒
1年=31556925.9747秒
1光年=光速*1年
=9460528404879.3588126千米
狗子:我现在终于明白“天文数字”是什么意思了!
老子:别以为这单位很大,从太阳系到银河系中心,以光速前进需要2.6万年的时间才能到达。
从银河系盘面的边缘到达另一边缘,光至少需要走10万年的时间。
狗子:好吧,我现在都嫌光走得慢了!
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