Kuvatud on postitused sildiga Valguse kiirus. Kuva kõik postitused
Kuvatud on postitused sildiga Valguse kiirus. Kuva kõik postitused

reede, 20. detsember 2024

Valguse kiirus Päikesesüsteemi planeetide ümber

Suurimaks kiiruseks, millega miski universumis saab teadaolevalt liikuda on 299792,458 kilomeetrit sekundis*. Laiemalt tuntakse seda valguse kiirusena vaakumis (kuigi samahästi võiks seda nimetada ka gravitatsiooni või näiteks informatsiooni kiiruseks) ning tegemist on ühe füüsikalise konstandiga (tähisega c). Konstant tähendab seda, et selle väärtus ei saa teadaolevalt muutuda ning tänu sellele saab seda kasutada muutuvate väärtuste välja arvutamiseks. Võtame näiteks meie jaoks praktiliselt igapäevaseks saanud globaalsed navigatsioonisüsteemid (NAVSAT ehk GPS, GLONASS, Galileo), mis saavad töötada muuhulgas vaid juhul kui valguse kiiruse väärtus on teada väga-väga täpselt.

2011. aastal jäädvustasid Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) teadurid valgusimpulsi läbimas Coca-Cola pudelit. Selleks pidid nad seda filmima kaameraga, mis on võimeline salvestama üle triljoni (miljon korda miljon) kaadri sekundis. Kogu klipp koosneb 480 sellisest kaadrist.


Valguse kiirus on inimlikust vaatepunktist kujutlematult suur ning igapäevases elus võib seda pidada momentaalseks ehk siis lõputult suureks. Näha saab seda vaid väga väiksete ajahetkede või väga suurte vahemaade juures. Näiteks Maalt Kuule jõudmiseks kulub valgusel vaid 1,2 sekundit. Maalt Marsile (hetkel) reisimiseks läheks valgusel ja ühtlasi seal asuvate sondide ja kulguritega suhtlevatel raadiosignaalidel 5 minutit ja 50 sekundit ning Päikeselt jõuab valgus meieni 8 minutit ja 11 sekundit. Kui me vaid saaksime neid vahemaid juba eelnevalt hoomata, võiks meil tekkida mingigi arusaam valguse kiirusest.
Võib olla ainsaks veel mingi määral mõistevaks suuruseks, mille puhul valguse kiirust saaks ette kujutada, on meie endi planeet või teised meie planeediga võrreldavad Päikesesüsteemi kehad. Maa keskmine läbimõõt on 12 756 kilomeetrit ja ümbermõõt ekvaatoril 40 075 kilomeetrit. See tähendab, et planeedi sees ühest puntist teise pendeldaks valgus 23 korda sekundis. Tiire teeks see meie planeedile peale 7,5 sekundis. Kui tegemist oleks tõesti mingisuguse ümber Maa kõverduva valgusimpulsiga, siis tajuda võiksime me seda ekvaatoril seistes üpris kiire vilkumisena.


Animatsioonis, mille autoriks on NanoAstro, näitab kui kiiresti kujutletav valgusimpulss ümber Päikesesüsteemi planeetide tiirutaks. Ühtlasi annab see aimu nende suurusest. Näiteks Jupiteri ja Saturni puhul kulub sellel tiiruks üle sekundi. Animatsioonist puudub mingil põhjusel Päikesesüsteemi suurim keha Päike, mille ekvaatorile tiiru peale tegemiseks kuluks analoogsel valgusimpulsil lausa 14,6 sekundit. See pole aga midagi võrreldes ühe teadaolevalt suurima tähe VY Canis Majoris kõrval, mis ületab Päikese läbimõõtu kusagil 1420 korda. Sellele ülihiidtähele, mis läheneb oma mõõtmetega teoreetilisele tähtede maksimumile, ringi peale tegemiseks kuluks valgusel üle 7,5 tunni.
*alates 1983. aastast on meeter defineeritud kui vahemaa mille valgus läbib 1⁄299792458 sekundi jooksul. Ehk siis valguse kiiruse numbriline väärtus tõenäoliselt enam ei muutu. Kui peaks selguma, et me oleme valguse kiiruse kuidagi valesti mõõtnud, siis muutuda saab ainult meetri pikkus.

kolmapäev, 3. juuni 2020

Valguse kiirus kosmoses

Elektromagnetlainetus, mille pisikene osa on ka meile armas nähtav valgus, liigub ümmarguselt 300 tuhat kilomeetrit sekundis. See tähendab, et meie planeedile teeks see ühe ainsa sekundi jooksul peale üle seitsme tiiru. Igapäevaelus võib sellist kiirust nimetada praktiliselt momentaarseks. Allolevalt videolt saab näha, et kosmises mõttes võib ka suurim võimalik kiirus olla tüütult aeglane.
Jaapani Kosmoseagentuuri (JAXA) töötaja James O’Donoghue poolt valmistatud animatsioon näitab kõigepeal Maalt igas suunas lahkuvaid valgus- või raadioimpulsse. Võrreldes Maa enesega liiguvad need sellest eemale peadpööritavalt kähku. Natukene välja zuumides näeme Maa orbiidil asuvat Kuud, milleni jõudmiseks kulub valgusel juba 1,25 sekundit. Seejärel alustavad impulsid teekonda Marsini. Kusjuures antud videos on punane planeet asetatud Maale lähimasse võimalikku kaugusesse (54,6 miljonit kilomeetrit) ning Maa, Kuu ja Marss on proportsionaalselt 30x suurendatud (muidu poleks neid selles mõõtkavas lihtsalt näha). Reaalajas jälgides kulub valgusel Marsini jõudmiseks 3 minutit ja 2 sekundit.
Enamuse ajast asub Marss Maast oluliselt kaugemal. Näiteks siis, kui see asub meie vaatepunktist teisel poolt Päikest (praegu see peaaegu nii ongi), oleks antud video ligi 20 minutit pikk. Pluutoni jõudmiseks kuluks kusagil 4 tundi, lähima täheni 4,22 aastat, Linnutee südameni 26 700 aastat, Andromeeda galaktikani 2 537 000 aastat ja vaadeldava universumi ääreni 46 500 000 000 aastat.

reede, 4. oktoober 2019

Valguse kiirus Päikesesüsteemis

Valguse kiirus vaakumis on 299 792 kilomeetrit sekundis ning sellest kiiremini ei saa teadaolevalt mitte miski liikuda. Sellele universaalsele kiirusepiirangule mõeldes lõi Einstein enam kui sada aastat tagasi oma kuulsa erirelatiivsusteooria.
All neljast osast koosnev lühianimatsioon, mis aitab seda meeletut kiirust ette kujutada. Esiteks näeme kuidas valgusimpulss tiirutab ümber meie planeedi. Teiseks näeme valgust võnkumas Maa ja Kuu vahel. Kolmandaks Maa ja Marsi vahel ning neljandaks näeme, millises tempos valgus Päikeselt meie poole kihutab. Valguse kiirus on suur, aga vahemaad on veel suuremad.



Juhul kui see video kestaks ühe aasta, võiksime saada mingi ettekujutuse pikkusühikust nimega valgusaasta, mis vastab umbes 10 triljonile kilomeetrile. Lähima täheni jõudmiseks peaks selline video kestma 4 aastat ja 3 kuud.