إلى أي مدى يسافر الضوء في السنة؟

Send

الكون مكان كبير للغاية. عندما نظر الفلكيون أبعد إلى الفضاء على مر القرون ، وأعمق في الماضي ، توصلوا إلى فهم مدى صغر حجم كوكبنا وأنواعنا الصغيرة وأهميتها بالمقارنة. في الوقت نفسه ، أدت التحقيقات الجارية في الكهرومغناطيسية والنجوم البعيدة العلماء إلى استنتاج سرعة الضوء - وهي أسرع سرعة يمكن الحصول عليها.

على هذا النحو ، اعتاد علماء الفلك على استخدام مسافة الضوء التي تنتقل في غضون عام واحد (المعروف أيضًا باسم سنة ضوئية) لقياس المسافات على النطاق النجمي وبين المجرات. ولكن إلى أي مدى يسافر الضوء في السنة؟ بشكل أساسي ، تتحرك بسرعة 299792458 مترًا في الثانية (1080 مليون كيلومتر / ساعة ؛ 671 مليون ميل في الساعة) ، والتي تعمل إلى حوالي 9460.5 مليار كيلومتر (5878.5 مليار ميل) سنويًا.

سرعة الضوء:

كان حساب سرعة الضوء مصدر قلق للعلماء لعدة قرون. وقبل القرن السابع عشر ، كان هناك خلاف حول ما إذا كانت سرعة الضوء محدودة ، أو إذا انتقلت من مكان إلى آخر على الفور. في عام 1676 ، قام عالم الفلك الدنماركي أولي رومر بتسوية الجدل عندما كشفت ملاحظاته عن الحركة الواضحة لقمر المشتري Io أن سرعة الضوء كانت محدودة.

من ملاحظاته ، قام عالم الفلك الهولندي الشهير كريستيان هيجنز بحساب سرعة الضوء عند 220،000 كم / ثانية (136،701 ميل / ثانية). على مدار القرنين ، تم تحسين سرعة الضوء أكثر فأكثر ، مما أدى إلى تقديرات تراوحت بين حوالي 299000 إلى 315000 كم / ثانية (185.790 إلى 195732 ميل / ثانية).

تبع ذلك جيمس كلارك ماكسويل ، الذي اقترح في عام 1865 أن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية. في نظريته الكهرومغناطيسية ، تم تمثيل سرعة الضوء على أنها ج. ثم في عام 1905 ، اقترح ألبرت أينشتاين نظريته في النسبية الخاصة ، التي افترضت أن سرعة الضوء (ج) ثابتًا ، بصرف النظر عن الإطار المرجعي بالقصور الذاتي للمراقب أو حركة مصدر الضوء.

بحلول عام 1975 ، بعد قرون من القياسات المكررة ، تم حساب سرعة الضوء في الفراغ عند 299،792،458 مترًا في الثانية. وكشفت الأبحاث الجارية أيضًا أن الضوء ينتقل بأطوال موجية مختلفة ويتكون من جزيئات دون ذرية تعرف باسم الفوتونات ، والتي ليس لها كتلة وتتصرف كجزيئات وموجات.

سنة ضوئية:

كما لوحظ من قبل ، فإن سرعة الضوء (معبر عنها بالأمتار في الثانية) تعني أن الضوء ينتقل مسافة 9،460،528،000،000 كيلومتر (أو 5،878،499،817،000 ميل) في عام واحد. تُعرف هذه المسافة باسم "السنة الضوئية" ، وتُستخدم لقياس الأجسام الموجودة في الكون والتي تقع على مسافة كبيرة منا.

على سبيل المثال ، أقرب نجم إلى الأرض (Proxima Centauri) يبعد تقريبًا 4.22 سنة ضوئية. يقع مركز مجرة درب التبانة على بعد 26000 سنة ضوئية ، في حين أن أقرب مجرة كبيرة (أندروميدا) تبعد 2.5 مليون سنة ضوئية. حتى الآن ، فإن المرشح لأبعد مجرة من الأرض هو MACS0647-JD ، والذي يقع على بعد حوالي 13.3 مليار سنة ضوئية.

وخلفية الميكروويف الكونية ، الإشعاع المتبقي الذي يعتقد أنه من بقايا الانفجار الكبير ، تقع على بعد حوالي 13.8 مليار سنة ضوئية. لم يدعم اكتشاف هذا الإشعاع نظرية الانفجار العظيم فحسب ، بل أعطى أيضًا علماء الفلك تقييمًا دقيقًا لعمر الكون. هذا يجلب نقطة مهمة أخرى حول قياس المسافات الكونية في السنوات الضوئية ، وهي حقيقة أن المكان والزمان متشابكان.

ترى ، عندما نرى الضوء قادم من جسم بعيد ، نحن في الواقع ننظر إلى الوراء في الوقت المناسب. عندما نرى الضوء من نجم يقع على بعد 400 سنة ضوئية ، فنحن في الواقع نرى الضوء المنبعث من النجم قبل 400 عام. وبالتالي ، نحن نرى النجم كما كان يبدو قبل 400 عام ، وليس كما يبدو اليوم. ونتيجة لذلك ، فإن النظر إلى كائنات بمليارات السنين الضوئية من الأرض يعني رؤية مليارات السنين الضوئية في الماضي.

نعم ، ينتقل الضوء بسرعة فائقة. ولكن نظرًا لحجم الكون ونطاقه الهائل ، فقد يستغرق الأمر مليارات السنين من نقاط معينة في الكون للوصول إلينا هنا على الأرض. وبالتالي ، فإن معرفة الوقت الذي يستغرقه الضوء في السفر لمدة عام واحد مفيد جدًا للعلماء. فهو لا يسمح لنا فقط بفهم حجم الكون ، بل يسمح لنا أيضًا برسم عملية التطور الكوني.

لقد كتبنا العديد من المقالات حول سرعة الضوء هنا في مجلة الفضاء. إليكم كم تبلغ سنة الضوء ؟، ما هي سرعة الضوء ؟، كم الأشياء في سنة ضوئية ؟، كيف يسافر الضوء ؟، وإلى أي مدى يمكنك رؤيته في الكون؟

هل تريد المزيد من المعلومات عن السنوات الضوئية؟ إليك مقال عن السنوات الضوئية لـ HowStuffWorks ، وإجابة من PhysLink.

لقد سجلنا أيضًا حلقة من فريق علم الفلك حول هذا الموضوع. استمع هنا ، الحلقة 10: قياس المسافة في الكون.

مصادر: