Γιατί είναι η ταχύτητα του φωτός ένα καλό νόημα για τον προσδιορισμό του σύμπαντος απόστασης;
* Είναι μια καθολική σταθερά: Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό είναι σταθερή, περίπου 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι δεν αλλάζει ανεξάρτητα από την κίνηση του παρατηρητή ή τη θέση στο διάστημα.
* Το φως ταξιδεύει με πεπερασμένη ταχύτητα: Σε αντίθεση με την στιγμιαία μεταφορά πληροφοριών, το φως απαιτεί χρόνο για να ταξιδέψει. Αυτό μας επιτρέπει να μετρήσουμε τις αποστάσεις με βάση πόσο καιρό παίρνει φως για να φτάσουμε μαζί μας.
* Μπορούμε να παρατηρήσουμε μακρινά αντικείμενα: Μπορούμε να παρατηρήσουμε το φως που εκπέμπεται από μακρινά αντικείμενα όπως αστέρια και γαλαξίες. Αυτό μας επιτρέπει να καθορίσουμε πόσο καιρό έχει ταξιδέψει και ως εκ τούτου, πόσο μακριά είναι το αντικείμενο.
* Η κόκκινη μετατόπιση μας επιτρέπει να εκτιμούμε τις αποστάσεις: Καθώς το φως ταξιδεύει μέσα από το διευρυνόμενο σύμπαν, γίνεται τεντωμένο, προκαλώντας το μήκος κύματος του να μετατοπίζεται προς το κόκκινο άκρο του φάσματος (redshift). Η ποσότητα του redshift συσχετίζεται άμεσα με την απόσταση του αντικειμένου.
Δείτε πώς χρησιμοποιούμε την ταχύτητα του φωτός για να καθορίσετε την απόσταση:
1. Μέτρηση του χρόνου που παίρνει φως για να ταξιδέψει: Με τη μέτρηση του χρόνου που παίρνει φως από ένα ουράνιο αντικείμενο για να φτάσουμε μαζί μας, μπορούμε να υπολογίσουμε την απόσταση χρησιμοποιώντας την εξίσωση:
απόσταση =ταχύτητα φωτός x ώρα
2. Χρήση τυποποιημένων κεριών: Ορισμένα αστρονομικά αντικείμενα, όπως ο τύπος IA supernovae, έχουν μια γνωστή εγγενή φωτεινότητα. Συγκρίνοντας την παρατηρούμενη φωτεινότητα τους με τη γνωστή φωτεινότητα τους, μπορούμε να υπολογίσουμε την απόσταση τους. Αυτό βασίζεται στον αντίστροφο τετράγωνο νόμο, ο οποίος δηλώνει ότι η φωτεινότητα μειώνεται με το τετράγωνο της απόστασης.
3. Μέτρηση redshift: Όσο πιο μακριά είναι ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερο το φως του μετατοπίζεται. Με τη μέτρηση της ποσότητας της μετατόπισης, μπορούμε να εκτιμήσουμε την απόσταση χρησιμοποιώντας το νόμο του Hubble, ο οποίος δηλώνει ότι η μετατόπιση του κόκκινου είναι άμεσα ανάλογη προς την απόσταση του αντικειμένου.
Ενώ αυτές οι μέθοδοι έχουν τους περιορισμούς και τις αβεβαιότητές τους, παρέχουν πολύτιμες γνώσεις για την απεραντοσύνη του σύμπαντος και τις αποστάσεις στα ουράνια αντικείμενα. Η ταχύτητα του φωτός είναι μια θεμελιώδη σταθερά που μας επιτρέπει να εξερευνήσουμε και να κατανοήσουμε τον κόσμο.
