Věděli jste, že lze světlo zpomalit i zastavit? Rychlost světla je nejvyšší možnou rychlostí, jakou zatím dokážeme informace a signály efektivně šířit (kvatnovou teorii zatím nechme stranou). Ve vakuu mohou fotony cestovat rychlostí 299 792 kilometrů za sekundu, což se jeví jako nesmírně vysoká rychlost. V měřítku planety Země tomu tak skutečně je, co ale v případě, že se rozhodneme cestovat k Měsíci, nebo na jiné planety? Série animací NASA ukazuje, jak je v měřítku naší sluneční soustavy „pomalý“ paprsek světla.
Vědec NASA, James O’Donoghue, se rozhodl formou animací přiblížit široké veřejnosti pohled na komunikaci s objekty v naší soustavě. Trojice scénářů ukazuje, jak se paprsek světla pohybuje v rámci několika různých scénářů. O’Donoghue svými animacemi ukazuje široké veřejnosti, jak rychlé a pomalé se mohou fotony v kontextu vesmírných vzdáleností jevit.
Rychlost světla je 299 792 458 m / s. Tato hodnota se historicky několikrát změnila a zpřesnila.
Ve vodě či diamantu je rychlost světla nižší. Vědci jsou přesvědčeni, že je rychlost světla zatím nejvyšší rychlostí ve vesmíru a potvrzuje to i Einsteinova rovnice E = mc2.
Rychlost světla na Zemi: Vypadá jako opravdový rychlík
V poměru k velikosti Země je paprsek světla ohromně rychlý. Obvod Země je 40 075 km a pokud bychom vyslali ve vakuu paprsek světla kolem planety, oběhl by ji téměř 7,5x každou sekundu.
Vesmírný tenis mezi Měsícem a Zemí
Druhá animace ukazuje, jak se při větší vzdálenosti vše jeví ještě pomaleji. Vzdálenost mezi Měsícem a Zemí je 384 400 km a paprsek světla urazí tuto vzdálenost za 1,255 sekundy. Zajímavým faktem je, že vzdálenost mezi tělesy se postupně zvětšuje. Jedná se však o pouhých 3,8 cm ročně.
Rychlost světla ve vodě i v diamantu je menší. Světlo lze zpomalit i zastavit
Lze zpomalit světlo? Skutečně ano, rychlost světla není vždy stejná. V různých materiálech se může šířit rychleji či pomaleji. Nejvyšší je již zmíněná rychlost ve vakuu. Jaká je rychlost světelného paprsku v dalších materiálech a prostředích?
- Rychlost světla ve vodě je pouhých 230 000 km/s, tedy přibližně o třetinu pomalejší než ve vakuu.
- Rychlost světla v diamantu je 120 000 km/s, tedy dokonce 2,5x pomalejší než ve vakuu.
- V roce 2001 byl pro šíření světla použito specifické prostředí ze sodíkových atomů ochlazených na teplotu několika desítek mikrokelvinů. Díky speciálnímu měřícímu zařízení a laserům se vědcům povedlo paprsek světla na zlomek milisekundy zcela zastavit. Po úspěšném pokusu Lene Hauové z Harvardské univerzity se povedlo tento kousek zopakovat i dalším vědcům, např. Alexejovi Turukhinovi v pevné látce.
Za jak dlouho dorazí světlo a signál k Marsu?
Třetí animace ukazuje výzvu, se kterou se musí vědci komunikující se sondami na Marsu a dále ve sluneční soustavě potýkají každý den. Když se vědci pokouší ovládat vzdálené sondy a vozítka, musí si nechat zdát o řízení v reálném čase. Vyslané signály putují k povrchu planet dlouhé minuty. I proto je nezbytné důkladně promyslet každý vyslaný set instrukcí a navíc jej správně namířit tak, aby neminul svůj cíl. Pro ilustraci – při pozorování Marsu dalekohledem pozorujeme jeho polohu a podobu před několika minutami. U hvězd už se jedná o roky až miliardy let.
Nejkratší vzdálenost mezi Marsem a Zemí je 54,6 milionů km. Na obrázku jsou Měsíc, Mars i Země zvětšeni 20x, aby je bylo vidět.
Další video ukazuje rychlost světla v poměru ke vzdálenostem v naší sluneční soustavě. Nutno podotknout, že video má 5 hodin a 28 minut. Přibližně za tu dobu dorazí světlo ze Slunce až k planetce Pluto.
Naše nejbližší hvězda, Proxima Centauri, se nachází ve vzdálenosti 4,22 světelných let od Země. Jak žertuje sám autor animací „Mohl bych zveřejnit statický obrázek a tvrdit, že jde o animaci.„ V současnosti nejrychlejší sonda vyslaná člověkem by k nejbližší hvězdě putovala 13 211 let. A jak víme, za tu dobu se může s naší civilizací stát ledacos.
Rozšířeno 4. 10. 2020; Zdroj: James O’Donoghue
