скорость света

Ученый из NASA наглядно показал, насколько медленной может быть скорость света.

В идеальном вакууме частица света, фотон, может двигаться со скоростью 299 792 километра в секунду или примерно 1,079 миллиарда километров в час.В масштабах космоса такая скорость может быть мучительно медленной, особенно, если речь идет о радиосообщениях на другие планеты, в частности, находящиеся за пределами нашей Солнечной системы. Для того чтобы любому человеку было легче понять ограниченные возможности скорости света планетолог Центра космических полетов Годдарда NASA Джеймс О’Донохью создал серию анимационных роликов.

Наглядная демонстрация движения фотонов вокруг Земли.

Длина экватора нашей планеты составляет примерно 40 тысяч километров. Если бы у нее не было атмосферы (частицы, которые в ней содержатся, могут немного замедлять свет), то фотон, скользящий вдоль ее поверхности, совершал бы почти 7,5 полных оборота за 1 секунду (или 0.13 секунд на один оборот).

Насколько быстро свет преодолевает расстояние между Землей и Луной.

В среднем дистанция между нашей планетой и ее естественным спутником составляет 384 000 километров. Это означает, что наблюдаемый на небе лунный свет преодолевает это расстояние за 1,255 секунды, а дорога туда и обратно, например, при передаче радиосообщений между Землей и космическими аппаратами, займет 2,51 секунды.
Следует учесть, что с каждым днем это время увеличивается, поскольку каждый год Луна удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра (Луна постоянно истощает энергию вращения Земли через гравитационно-приливное взаимодействие. Следствиями этого эффекта являются изменение орбиты спутника).

Как быстро свет преодолевает расстояние между Землей и Марсом.

Когда сотрудники аэрокосмического агентства NASA пытаются загрузить и получить данные с космического аппарата, например, того же зонда InSight, работающего сейчас на Марсе, то передача сообщений происходит со скоростью света. Однако ее недостаточно, чтобы управлять аппаратом в «режиме реального времени». Поэтому команды должны быть тщательно продуманы, максимально сжаты и направлены в точное время и место, чтобы не промахнуться мимо адресата.
Самая быстрая передача сообщений между Землей и Марсом возможна в тот момент, когда планеты находятся в точке максимального сближения. Однако происходит это всего лишь примерно раз в два года. Кроме того, даже в этом случае нас разделяет расстояние около 54,6 миллиона километров. В ролике О’Донохью показано, что при такой дистанции свету требуется 3 минуты и 2 секунды для того, чтобы добраться от одной планеты к другой или 6 минут в обе стороны.

В среднем Землю и Марс разделяет дистанция в 254 миллиона километров, поэтому в среднем двусторонняя передача сообщений занимает около 28 минут и 12 секунд.
Предел скорости света создает еще больше проблем для космических аппаратов, находящихся еще дальше от Земли. Например, тому же зонду «Новые горизонты», который сейчас находится в 6,64 миллиарда километров от нас, или «Вояджеру-1» и «Вояджеру-2», которые достигли границы Солнечной системы.

Совсем печальной ситуация становится, если речь идет о передачи сообщения в другую звездную систему. Например, самая ближайшая из известных нам экзопланет, Проксима b, находится примерно в 4,2 световых годах от нас (около 39,7 триллиона километров). Даже если взять самый быстрый на данный момент космический аппарат, Солнечный зонд Паркер, способный достигнуть скорости в 343 000 километров в час, то даже ему потребуется около 13 211 лет лишь для того, чтобы долететь до Проксимы b.


Свиснуто отсюда - hi-news.ru

Физики впервые сняли на видео «ударную волну» света:

Американским ученым впервые удалось наблюдать, как свет оставляет за собой конус, напоминающий ударную волну, которая возникает при движении сверхзвукового самолета.

Когда объект движется сквозь атмосферу, воздух обтекает его, и в результате возникают звуковые волны. Если скорость объекта равна скорости звука в той среде, в которой он движется, или превышает ее, объект обгоняет волны, которые создает. Фронты таких волн пересекаются, резонируют и усиливают друг друга. В результате за летящим со сверхзвуковой скоростью объектом остается расходящийся «хвост» усиленных акустических колебаний, гораздо более мощных, чем те, что рождаются движущимися на дозвуковых скоростях объектами.

Плоскость, ограничивающая область возмущений, называется конусом Маха. Предыдущие исследования доказали, что фотоны способны оставлять следы, так же имеющие коническую форму., а недавно ученым из удалось наблюдать их образование и даже записать его на видео.

Частицы света путешествуют сквозь вакуум со скоростью света — около 300 000 км/с, и, согласно Эйнштейну, ничто не может двигаться быстрее света в вакууме. Зато свет может двигаться медленнее — например, если его распространение затрудняет среда. Стекло замедляет свет на 40%, а в некоторых экспериментах физикам удаётся уменьшать скорость в миллионы раз, практически останавливая фотоны.

Чтобы получить фотонные конусы Маха, физики из Вашингтонского университета в Сент-Луисе создали для фотонов тоннель, заполненный сухим льдом и зажатый между панелями из силикона и порошка оксида алюминия. Сквозь тоннель пропустили короткие вспышки видимого света зеленого цвета, каждая из которых длилась по 7 пикосекунд (пикосекунда — одна триллионная секунды). Зеленый свет рассеивался, натыкаясь на частицы сухого льда, и рассеянный свет частично попадал на силиконовые пластинки.

Свет проходил через тоннель гораздо быстрее, чем через материал пластинок, и оставлял позади конус более медленных световых волн, которые, распространяясь, накладываются друг на друга.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.