Какая скорость света в км: Ученые разогнали световой пучок выше скорости света — Российская газета

примеры, истории измерения скорости света

История содержит множественные примеры того, как измеряли скорость света. Изначально, изучая лунные затмения, ученые сделали вывод, что свет перемещается на любые расстояния мгновенно, ведь разницы во времени между изменением положения Земли и Луны, тени от затмения люди того времени не замечали. Галилео Галилей засомневался в подобных выводах. Скорость света он хотел измерить в ходе специального опыта, когда вдали открывали и закрывали фонарь, а ученый фиксировал изменения. По причине большой скорости света, несовершенных приборов измерения, малого количества километров этот опыт был обречен на неудачу. Рассмотрим успешные примеры, как измеряли скорость света, начиная с 17 века.

Как впервые успешно измеряли скорость света

Ученый О. Ремер детально изучал скорость света, измерение которой стало его целью. В 1676 году он замерил промежутки времени между затмениями спутников Юпитера. Его значение уменьшалось по мере того, как становилось меньшим расстояние между этой планетой и Землей. По догадке О. Ремера это происходило по причине изменения расстояния между ними, ведь свету нужно было проходить меньшее количество километров. Расчеты О. Ремера показали, что скорость равна 214000 км/с. Этот результат далек от идеального, но в те времена точное расстояние до звезд или планеты еще не умели вычислять.

Дж. Брэдли оценивал скорость света, с помощью изучения изменения расположения звезд на ночном небе вследствие движения нашей планеты вокруг Солнца. Изучив абберацию, быстроту движения планеты вокруг светила, он получил значение, равное 301000 км/с.

Скорость света измеряли не только глядя в небо

В течение 1849 года А. Физо проводил опыты по измерению ее на Земле. Для этого Арман Физо использовал отражение луча от зеркала, которое находилось в восьми километрах от ученого. Вращающееся зубчатое колесо стояло перед источником светового луча, проходящего через зубцы. Темп вращения зубчатого колеса убыстряли, пока отражающейся луч не становился видным в последующем зазоре между зубцами. Измерение длилось год, в итоге ученый получил величину равную 298000 км/с.

Ученый Ж. Фуко усовершенствовал данную методику, применив вместо колеса вращающееся зеркало, это позволило узнать скорость точнее – 297878 км/с. Ученый мог видеть свет лишь, когда это зеркало делало один полный оборот за промежуток между отправкой и возвращением к нему луча.

В 19 веке скорость света измеряли с помощью электромагнетизма по значениям электрической и магнитной проницаемостей. В начале 20 века было получен результат, равный 299788 километра за одну секунду, на долгое время ставший наиболее точным.

Последующие ученые измеряли скорость с помощью коэффициента преломления его в воздухе, что не давало особых результатов.

Лишь спустя полвека Фрум с помощью микроволнового интерферометра и электрооптического затвора улучшил данный показатель до 299792,5 км/с.

70-80-е годы 20 века подарили миру лазер и цезиевые часы, позволившие получить более точные данные. До данных изобретений точность измерения расстояния (так называемый «эталон метра»), чем при определении скорости света. Теперь скорость света измеряли с точностью до одного километра в секунду. Сегодня это значение равняется 299792458 км/с, измеряли ее с помощью умножения длины волны на частоту лазерного излучения, определенных учеными из Национального института стандартов и технологий.

Оцените этот пост

Проблематика измерения скорости света / Хабр

Человечество исследует свет как физическое явление уже больше 2000 лет. Может сложиться впечатление, что этот феномен досконально изучен. Но не все так однозначно. На некоторые вопросы до сих пор нет однозначного ответа.

Как все начиналось

Вообще, при изучении света у ученых всегда возникали различные сложности. Для античных ученых проблемой являлось определение самой природы света. Некоторые из них объясняли способность человека видеть лучами, идущими из глаз. А римский писатель Лукреций, наоборот был близок к истине. В своих трудах он писал о том, что свет и тепло состоят из маленьких движущихся частиц, но, к сожалению, его идеи не обрели популярности. В итоге, сформированная в античности точка зрения о бесконечной скорости света была основной до 17 века.

17 век стал началом активного изучения природы света. Изобретение телескопа, корпускулярная теория света Ньютона и Декарта, волновая теория Гука и Гюйгенса, а также первая оценка скорости света Олафа Рёмера. Изучая затмения спутников Юпитера, он заметил, что время затмений отклоняется от усредненного расписания, в зависимости от расстояние между Землей и Юпитером. Когда оно увеличивается, то затмения отстают от расписания, и наоборот. Рёмер связал этот факт с тем, что свет проходит больший или меньший путь, в зависимости от положения планет. К сожалению, у ученых 17 века, в том числе и Рёмера, не было возможности достаточно точно измерить время и расстояния. Поэтому, пользуясь доступными ему средствами, он рассчитал скорость света и получил 220000 км/с.

Рисунок из статьи Рёмера. Рёмер наблюдал затмения в точках E. K. L. H, G, F

Как обстоят дела сегодня

Если 17 век можно охарактеризовать отсутствием необходимых технологий, то в наше время с этим проблем нет. Высокочастотные лазеры, невероятно точные часы. Но возникает другая проблема — практическая реализация измерения скорости. Представим измерение скорости света. Возьмём точные часы, источник света, например лазер, и зеркало. Включим лазер и измерим, за какое время луч пройдет от лазера до зеркала и обратно. Поделим два расстояния от лазера до зеркала на время и получим скорость света. В ходе такого эксперимента мы получим двустороннюю скорость света. Двусторонняя, потому что свет во время измерения проходит один и тот же путь два раза(от лазера до зеркала и обратно). В чем может быть проблема? Возможно, скорость света явление анизотропное, то есть имеет различное значение в разных направлениях. Например. в одну сторону луч движется со скоростью c/2, а возвращается мгновенно. Различия могут быть менее существенными, например в несколько процентов. Но для того, чтобы подтвердить или опровергнуть эту теорию необходимо измерить одностороннюю скорость света.

Схема измерения скорости света

Одновременность и синхронизация Эйнштейна

Для измерения односторонней скорости света мы не обойдемся одними часами как в случае измерения двусторонней скорости (т.е. по замкнутой траектории). Самого понятия «односторонняя скорость» нет, пока мы не определим, что такое «одно и то же время» в двух разных местах. Поэтому понадобится пара часов, чтобы измерить время старта и финиша по одной временной шкале. Для этого нужно синхронизировать часы.  Именно от того, каким образом мы сделаем это, зависит измерение величины односторонней скорости. Таким образом, одновременность двух событий в одной системе отсчета, разделенных расстоянием определяется соглашением о том, как синхронизировать часы в этих двух точках. В работе «К электродинамике движущихся тел» Эйнштейн предложил схему, которая названа «синхронизацией Эйнштейна». Согласно ей, односторонняя скорость света равна двусторонней независимо от направления. В той же работе Эйнштейн писал: «…это не предпосылка и не гипотеза о физической природе света, а требование, которое я делаю на основании свободного выбора, чтобы получить понятие одновременности». 

Синхронизация Эйнштейна. Время t’ вторых часов определяется таким образом, чтобы оно равнялось половине времени, за которое свет проходит расстояние 2*AB

База, который час?

Как изменится понимание процессов во вселенной, если окажется, что односторонняя скорость света не одинаковая в разных направлениях?  Представим себе такую картину: офис NASA на Земле хочет синхронизировать часы с космической станцией. Допустим, что свет от Земли до станции и обратно проходит за 20 минут. Офис отправляет сообщение в 12:00. Если односторонняя скорость света равна c, то сигнал дойдет до станции за 10 минут. Экипаж устанавливает свои часы на 12:10 и шлет ответ Земле, который дойдет в 12:20. Теперь представим, что до станции односторонняя скорость света равна c/2, а обратно свет доходит мгновенно. Офис также отправляет сообщение в 12:00. Сигнал доходит до станции в 12:20, но экипаж думает, что односторонняя скорость света равна c, поэтому устанавливает часы на 12:10 и шлет ответ офису, который доходит мгновенно. Земля получает сообщение, в котором говорится, что время на станции установлено на 12:10, причем сигнал получен Землей в 12:20. Для наблюдателя ничего не изменилось, но часы в обоих случаях синхронизированы по-разному. 

Пространственно-временная диаграмма. Для наблюдателей два случая идентичны, но часы синхронизированы по-разному

Современные исследования

Периодически, возникают исследования, заявляющие о том, что односторонняя скорость света определена. В 2009 году в октябрьском выпуске «Американского физического журнала» вышла статья о том, как группа ученых нашла способ определить одностороннюю скорость света. Но через определенное время различные ученые опровергли представленный метод и показали, что в ходе исследования  была измерена двусторонняя скорость

Текст статьи можно найти на сайте журнала

На сегодняшний день мы не знаем величину односторонней скорости света. Зачем об этом вообще говорить, если общепринятые физические модели работают. Если нельзя определить одностороннюю скорость света, то имеет ли смысл понятие одновременности для двух объектов, разделенных расстоянием? Возможно, это просто случайная причуда Вселенной, а может быть ключ к следующей смене парадигм к физике.

Дата-центр ITSOFT — услуги размещения и аренды серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Сколько составляет скорость света и звука? | Справка | Вопрос-Ответ

Cамой высокой скоростью считается скорость света в вакууме, т. е. пространстве, свободном от вещества. Учёным сообществом было принято её значение 299 792 458 м/с (или 1 079 252 848,8 км/ч). При этом самое точное измерение скорости света на основе эталонного метра, проведённое в 1975 году, показало, что она составляет 299 792 458 ± 1,2 м/с . Со скоростью света распространяется как сам видимый свет, так и другие виды электромагнитного излучения, например, радиоволны, рентгеновские лучи, гамма-кванты.

Скорость света в вакууме является фундаментальной физической постоянной, т. е. её значение не зависит от каких-либо внешних параметров и не меняется со временем. Эта скорость не зависит ни от движения источника волн, ни от системы отсчёта наблюдателя.

Чему равна скорость звука?

Скорость звука отличается в зависимости от среды, в которой распространяются упругие волны. Вычислить скорость звука в вакууме невозможно, т. к. звук в таких условиях не может распространяться: в вакууме отсутствует упругая среда, и упругие механические колебания возникнуть не могут. Как правило, медленнее звук распространяется в газе, немного быстрее — в жидкости, наиболее быстро — в твёрдых телах.

Так, согласно Физической энциклопедии под редакцией Прохорова, скорость звука в некоторых газах при 0 °С и нормальном давлении (101325 Па) составляет (м/c):

Скорость звука в некоторых жидкостях при 20 °С равняется (м/c):

В твёрдой среде распространяются продольные и поперечные упругие волны, причём скорость продольных всегда больше, чем поперечных. Скорость звука в некоторых твёрдых телах составляет (м/c):

Смотрите также:

Скорость света

Скорость света в вакууме , обычно обозначаемых с , является универсальной физической константой , которая имеет важное значение во многих областях физики . Его точное значение определяется как299 792 458  метров в секунду (примерно 300 000  км / с или 186 000  миль / с). ^{[Примечание 3]} Это точно, потому что по международному соглашению метр определяется как длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1 ⁄299 792 458 секунд. ^{[Примечание 4] [3]} Согласноспециальной теории относительности,c- это верхний предел скорости, с которой обычноевещество, энергия или любойсигнал,несущий информацию, могут перемещаться впространстве.Световой годэто расстояние единица, определяемая как расстояниепроходимое светом в одном Julian года. Скорость света иногда называютсветовой скоростью, особенно внаучной фантастике.

Все формы электромагнитного излучения распространяются со скоростью света, а не только видимый свет . Безмассовые частицы и возмущения поля, такие как гравитационные волны, также перемещаются с этой скоростью в вакууме. Такие частицы и волны движутся с независимо от движения источника или инерциальной системе отсчета от наблюдателя . Частицы с ненулевой массой покоя могут приближаться к c , но никогда не могут достичь его, независимо от системы отсчета, в которой измеряется их скорость. В специальной и общей теории относительности , свзаимосвязан пространстве и времени , а также появляется в известном уравнении эквивалентности массы и энергии , Е = тс ² . ^[4] В некоторых случаях кажется, что объекты или волны движутся быстрее света (например, фазовые скорости волн, появление некоторых высокоскоростных астрономических объектов и определенные квантовые эффекты ). Считается, что расширение Вселенной превышает скорость света за определенной границей .

Скорость, с которой свет распространяется через прозрачные материалы , такие как стекло или воздух, меньше c ; аналогично, скорость электромагнитных волн в проводных кабелях меньше, чем c . Соотношение между С и скорости V , при котором свет распространяется в материале, называется показателем преломления п материала ( п = с / v ). Например, для видимого света показатель преломления стекла обычно составляет около 1,5, что означает, что свет в стекле распространяется со скоростью c / 1,5 ≈ 200 000  км / с ( 124000  миль / с);преломления воздухадля видимого света составляет около 1.0003, так что скорость света в воздухе составляет около 90 км / с (56 миль / с) медленнеечемс.

Для многих практических целей кажется, что свет и другие электромагнитные волны распространяются мгновенно, но для больших расстояний и очень чувствительных измерений их конечная скорость оказывает заметное влияние. При обмене данными с удаленными космическими зондами передача сообщения с Земли на космический корабль может занять от нескольких минут до нескольких часов, или наоборот. Свет, видимый от звезд, покинул их много лет назад, что позволило изучать историю Вселенной, глядя на далекие объекты. Конечная скорость света также в конечном итоге ограничивает передачу данных между процессором и микросхемами памяти в компьютерах . Скорость света можно использовать с измерениями времени пролета для измерения больших расстояний с высокой точностью.

Рёмер первым продемонстрировал в 1676 , что свет движется с конечной скоростью (не мгновенно), изучая видимое движение Юпитера «с луны Ио . В 1865 году Джеймс Клерк Максвелл предположил, что свет представляет собой электромагнитную волну, и поэтому движется со скоростью c, указанной в его теории электромагнетизма. ^[5] В 1905 году Альберт Эйнштейн постулировал, что скорость света c относительно любой инерциальной системы отсчета является постоянной и не зависит от движения источника света. ^[6] Он исследовал последствия этого постулата, выведя теорию относительности.и тем самым показал, что параметр c имеет значение вне контекста света и электромагнетизма.

Лоренц — фактор γ в зависимости от скорости. Он начинается с  1 и приближается к бесконечности, когда v приближается к  c . Событие A предшествует B в красной рамке, одновременно с B в зеленой рамке и следует за B в синей рамке. Синяя точка движется со скоростью ряби, фазовой скоростью; зеленая точка движется со скоростью огибающей, групповой скоростью; а красная точка движется со скоростью передней части импульса, скорости фронта. Луч света изображен движущимся между Землей и Луной за время, необходимое световому импульсу для перемещения между ними: 1,255 секунды на их среднем орбитальном расстоянии (от поверхности до поверхности). Относительные размеры и разделение системы Земля – Луна показаны в масштабе. Измерение скорости света при затмении Ио Юпитером Аберрация света: свет от удаленного источника кажется движущимся телескопом из другого места из-за конечной скорости света. В одном из последних и наиболее точных измерений времени полета, в эксперименте Майкельсона, Пиза и Пирсона 1930–1935 годов использовалось вращающееся зеркало и вакуумная камера длиной 1,6 км, которую световой луч проходил 10 раз. Достигнута точность ± 11 км / с. Наблюдения Ремера за затмениями Ио с Земли Хендрик Лоренц (справа) с Альбертом Эйнштейном

Ученые рассказали, как человек сможет использовать сверхсветовую скорость — РБК

Кандидат физико-математических наук, доцент Московского физико-технического института, старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Александр Родин прокомментировал открытие специалистов Европейского центра по ядерным исследованиям (CERN), которые смогли развить сверхсветовую скорость.

В комментарии «РБК daily» А.Родин отметил, что к подобному открытию следует относиться с осторожностью.

В CERN допустили, что в скором времени может найтись опровержение теории относительности Эйнштейна. Возможно, физики обнаружили способность у частиц нейтрино двигаться со скоростью, превышающей скорость света. Стоит отметить, что согласно теории относительности Эйнштейна такого не может быть, поскольку скорость света – предельная во Вселенной.

Во время экспериментов физики установили, что запущенные из специального ускорителя в Швейцарии субатомные частицы (нейтрино) достигли лаборатории в итальянском городе Гран-Сассо на 60 наносекунд быстрее скорости света, преодолев 732 км. Скорость света составляет 299 792 458 м/с.

«С одной стороны, это выглядит как полная чушь. С другой, CERN — очень уважаемая команда. Но единственное, на что мы должны ориентироваться — официальное заявление, которого пока не было», — выразил мнение А.Родин. «Быть может, вся история окончится какой-нибудь шуткой», — предположил ученый.

«Если заявления не последует быстро, значит, никакого эффекта нет. Исследователи могли чего-то не учесть, не так проанализировать. Даже возможен сбой в электронике», — отметил российский эксперт.

Обнаружена частица, которая движется быстрее света | Статьи

Группа ученых из эксперимента OPERA в сотрудничестве с Европейской организацией ядерных исследований (CERN) опубликовала сенсационные результаты эксперимента по преодолению скорости света. Результаты опыта опровергают специальную теорию относительности Альберта Эйнштейна, на которой базируется вся современная физика. Теория гласит, что скорость света составляет 299 792 458 м/с, а элементарные частицы не могут двигаться быстрее скорости света.

Тем не менее ученые зафиксировали ее превышение пучком нейтрино на 60 наносекунд при преодолении 732 км. Произошло это 22 сентября в ходе эксперимента, который проводила международная группа физиков-ядерщиков из Италии, Франции, России, Кореи, Японии и других стран.

Эксперимент проходил следующим образом: протонный пучок разгоняли в специальном ускорителе и били им в центр специальной мишени. Так рождались мезоны — частицы, состоящие из кварков.

— При распаде мезонов рождаются нейтрино, — разъяснил «Известиям» академик РАН Валерий Рубаков, главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН. — Пучок расположен так, чтобы нейтрино пролетало 732 км и попадало в итальянскую подземную лабораторию в Гран-Сассо. В ней стоит специальный детектор, который фиксирует скорость пучка нейтрино.

Результаты исследования раскололи научный мир. Некоторые учены отказываются поверить результатам.

— То, что сделали в CERN, с современных позиций физики невозможно, — заявил «Известиям» академик РАН Спартак Беляев, научный руководитель Института общей и ядерной физики. — Необходимо проверить этот эксперимент и его результаты — возможно, они просто ошиблись. Все проводимые до этого эксперименты укладывались в существующую теорию, а из-за одного единожды проведенного эксперимента поднимать панику не стоит.

Академик Беляев в то же время признает: если удастся доказать, что нейтрино может двигаться быстрее скорости света, это будет переворот.

— Нам тогда придется ломать всю физику, — сказал он.

— Если результаты подтвердятся, это революция, — согласен академик Рубаков. — Сложно сказать, чем это обернется для обывателей. Вообще, специальную теорию относительности менять, конечно, можно, но сделать это крайне сложно и какая в результате выкристаллизуется теория, не совсем понятно.

Рубаков обратил внимание, что в отчете говорится, что за три года эксперимента зафиксировано и измерено 15 тыс. событий.

— Статистика очень хорошая, а в эксперименте участвовала международная группа авторитетных ученых, — резюмирует Рубаков.

Академики подчеркнули, что мире регулярно предпринимаются попытки экспериментально опровергнуть специальную теорию относительности. Однако положительных результатов ни одна из них до сих пор не давала.

Что мешает людям летать в космосе со скоростью света

• Адам Хадхази
• BBC Future

31 августа 2015

Автор фото, Thinkstock

Нынешний рекорд скорости в космосе держится уже 46 лет. Корреспондент

BBC Future задался вопросом, когда же он будет побит.

Мы, люди, одержимы скоростью. Так, только за последние несколько месяцев стало известно о том, что студенты в Германии поставили рекорд скорости для электромобиля, а ВВС США планируют так усовершенствовать гиперзвуковые самолеты, чтобы те развивали скорость в пять раз превышающую скорость звука, т. е. свыше 6100 км/ч.

У таких самолетов не будет экипажа, но не потому, что люди не могут передвигаться с такой высокой скоростью. На самом деле люди уже перемещались со скоростью, которая в несколько раз выше скорости звука.

Однако существует ли предел, преодолев который наши стремительно несущиеся тела уже не смогут выдерживать перегрузки?

Нынешний рекорд скорости поровну принадлежит трем астронавтам, которые участвовали в космической миссии «Аполлон 10», — Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану.

В 1969 году, когда астронавты облетели вокруг Луны и возвращались обратно, капсула в которой они находились, развила скорость, которая на Земле равнялась бы 39,897 км/час.

«Я думаю, что сто лет назад мы вряд ли могли себе представить, что человек сможет перемещаться в космосе со скоростью почти в 40 тысяч километров в час», — говорит Джим Брей из аэрокосмического концерна Lockheed Martin.

Брей — директор проекта обитаемого модуля для перспективного корабля «Орион» (Orion), который разрабатывается Космическим агентством США НАСА.

По замыслу разработчиков, космический корабль «Орион» – многоцелевой и частично многоразовый — должен выводить астронавтов на низкую орбиту Земли. Очень может быть, что с его помощью удастся побить рекорд скорости, установленный для человека 46 лет назад.

Новая сверхтяжелая ракета, входящая в Систему космических пусков (Space Launch System), должна, согласно плану, совершить свой первый пилотируемый полет в 2021 году. Это будет облет астероида, находящегося на окололунной орбите.

Затем должны последовать многомесячные экспедиции к Марсу. Сейчас, по мысли конструкторов, обычная максимальная скорость «Ориона» должна составлять примерно 32 тысяч км/час. Однако скорость, которую развил «Аполлон 10», можно будет превзойти даже при сохранении базовой конфигурации корабля «Орион».

«Orion предназначен для полетов к различным целям в течение всего своего срока эксплуатации, — говорит Брей. – Его скорость может оказаться значительно выше той, что мы сейчас планируем».

Но даже «Орион» не будет представлять пик скоростного потенциала человека. «По сути дела, не существует другого предела скорости, с какой мы можем перемещаться, кроме скорости света», — говорит Брей.

Скорость света один миллиард км/час. Есть ли надежда, что нам удастся преодолеть разрыв между 40 тысячами км/час и этими величинами?

Удивительным образом скорость как векторная величина, обозначающая быстроту перемещения и направление движения, не является для людей проблемой в физическом смысле, пока она относительно постоянна и направлена в одну сторону.

Следовательно, люди – теоретически – могут перемещаться в пространстве лишь чуть медленнее «скоростного предела вселенной», т.е. скорости света.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Как будет ощущать себя человек в корабле, летящем с околосветовой скоростью?

Но даже если допустить, что мы преодолеем значительные технологические препятствия, связанные с созданием скоростных космических кораблей, наши хрупкие, состоящие в основном из воды тела столкнутся с новыми опасностями, сопряженными с эффектами высокой скорости.

Могут возникнуть и пока только воображаемые опасности, если люди смогут передвигаться быстрее скорости света благодаря использованию лазеек в современной физике или с помощью открытий, разрывающих шаблон.

Как выдержать перегрузки

Впрочем, если мы намерены передвигаться со скоростью свыше 40 тысяч км/час, нам придется достигать ее, а затем замедляться, не спеша и сохраняя терпение.

Быстрое ускорение и столь же быстрое замедление таят в себе смертельную опасность для организма человека. Об этом свидетельствует тяжесть телесных травм, возникающих в результате автомобильных катастроф, при которых скорость падает с нескольких десятков километров в час до нуля.

В чем причина этого? В том свойстве Вселенной, которое носит название инерции или способности физического тела, обладающего массой, противостоять изменению его состояния покоя или движения при отсутствии или компенсации внешних воздействий.

Эта идея сформулирована в первом законе Ньютона, который гласит: «Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние».

«Состояние покоя и движение с постоянной скоростью — это нормально для человеческого организма, — объясняет Брей. — Нам скорее следует беспокоиться о состоянии человека в момент ускорения».

Около века назад создание прочных самолетов, которые могли маневрировать на скорости, привело к тому, что пилоты стали говорить о странных симптомах, вызываемых изменениями скорости и направления полета. Эти симптомы включали в себя временную потерю зрения и ощущение либо тяжести, либо невесомости.

Причина заключается в перегрузках, измеряемых в единицах G, которые представляют собой отношение линейного ускорения к ускорению свободного падения на поверхности Земли под воздействием притяжения или гравитации. Эти единицы отражают воздействие ускорения свободного падения на массу, например, человеческого тела.

Перегрузка в 1 G равна весу тела, которое находится в поле тяжести Земли и притягивается к центру планеты со скоростью 9,8 м/сек (на уровне моря).

Перегрузки, которые человек испытывает вертикально с головы до пят или наоборот, являются поистине плохой новостью для пилотов и пассажиров.

При отрицательных перегрузках, т.е. замедлении, кровь приливает от пальцев на ногах к голове, возникает чувство перенасыщения, как при стойке на руках.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Для того чтобы понять, сколько G смогут выдержать астронавты, их тренируют в центрифуге

«Красная пелена» (чувство, которое испытывает человек, когда кровь приливает к голове) наступает, когда распухшие от крови, полупрозрачные нижние веки поднимаются и закрывают зрачки глаз.

И, наоборот, при ускорении или положительных перегрузках кровь отливает от головы к ногам, глаза и мозг начинают испытывать недостаток кислорода, поскольку кровь скапливается в нижних конечностях.

Сначала зрение туманится, т.е. происходит потеря цветного зрения и накатывает, что называется, «серая пелена», потом наступает полная потеря зрения или «черная пелена», но человек остается в сознании.

Чрезмерные перегрузки ведут к полной потере сознания. Это состояние называют обмороком, вызванным перегрузкой. Многие пилоты погибли из-за того, что на их глаза опускалась «черная пелена» — и они разбивались.

Среднестатистический человек может вынести перегрузку примерно в пять G, прежде чем потеряет сознание.

Пилоты, одетые в специальные противоперегрузочные комбинезоны и обученные особым образом напрягать и расслаблять мышцы торса для того, чтобы кровь не отливала от головы, способны управлять самолетом при перегрузках примерно в девять G.

«На протяжении коротких периодов времени человеческое тело может переносить гораздо более сильные перегрузки, чем девять G, — говорит Джефф Свентек, исполнительный директор Ассоциации аэрокосмической медицины, расположенной в городе Александрия, штат Вирджиния. — Но выдерживать высокие перегрузки на протяжении длительного периода времени способны очень немногие».

Мы, люди, в состоянии переносить огромные перегрузки без тяжких травм, правда, только в течение нескольких мгновений.

Рекорд кратковременной выносливости поставил капитан ВВС США Эли Бидинг-младший на авиабазе Холломэн в штате Нью-Мексико. В 1958 году он при торможении на специальных санях с ракетным двигателем после разгона до 55 км/ч за 0.1 секунду испытал перегрузку в 82.3 G.

Этот результат зафиксировал акселерометр, закрепленный у него на груди. На глаза Бидинга также упала «черная пелена», но он отделался только синяками во время этой выдающейся демонстрации выносливости человеческого организма. Правда, после заезда он провел три дня в госпитале.

А теперь в космос

Астронавты, в зависимости от средства передвижения, также испытывали довольно высокие перегрузки — от трех до пяти G — во время взлетов и при возвращении в плотные слои атмосферы соответственно.

Эти перегрузки переносятся сравнительно легко, благодаря разумной идее пристегивать космических путешественников к креслам в положении лежа лицом по направлению полета.

По достижении стабильной крейсерской скорости в 26 000 км/ч на орбите астронавты ощущают скорость не больше, чем пассажиры коммерческих авиарейсов.

Если перегрузки не будут представлять собой проблему для длительных экспедиций на кораблях «Орион», то с мелкими космическими камнями – микрометеоритами – все сложнее.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Для защиты от микрометеоритов «Ориону» понадобится своего рода космическая броня

Эти частицы размером с рисовое зернышко могут развивать впечатляющие и при этом разрушительные скорости до 300 тысяч км/час. Для обеспечения целостности корабля и безопасности его экипажа «Орион» оснащен внешним защитным слоем, толщина которого варьируется от 18 до 30 см.

Кроме того, предусмотрены дополнительные экранирующие щиты, а также используется хитроумное размещение оборудования внутри корабля.

«Чтобы не лишиться полетных систем, жизненно важных для всего космического корабля, мы должны точно рассчитывать углы подлета микрометеоритов», — говорит Джим Брей.

Будьте уверены: микрометеориты – не единственная помеха для космических экспедиций, во время которых высокие скорости полета человека в безвоздушном пространстве будут играть все более важную роль.

В ходе экспедиции к Марсу придется решать и другие практические задачи, например, по снабжению экипажа продовольствием и противодействию повышенной опасности раковых заболеваний из-за воздействия на человеческий организм космической радиации.

Сокращение времени в пути снизит остроту таких проблем, поэтому быстрота перемещения будет становиться все более желаемой.

Космические полеты следующего поколения

Эта потребность в скорости воздвигнет новые препятствия на пути космических путешественников.

Новые корабли НАСА, которые угрожают побить рекорд скорости «Аполлона 10», по-прежнему будут полагаться на испытанные временем химические системы ракетных двигателей, используемые со времен первых космических полетов. Но эти системы обладают жесткими ограничениями скорости по причине высвобождения малых величин энергии на единицу топлива.

Поэтому, чтобы существенно увеличить скорость полета для людей, отправляющихся на Марс и далее, необходимы, как признают ученые, совершенно новые подходы.

«Те системы, которыми мы располагаем сегодня, вполне в состоянии доставить нас туда, — говорит Брей, — однако все мы хотели бы стать свидетелями революции в двигателях».

Эрик Дэвис, ведущий физик-исследователь в Институте перспективных исследований в Остине, штат Техас, и участник программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, шестилетнего исследовательского проекта, завершившегося в 2002 году, выделил три наиболее перспективных средства, с точки зрения традиционной физики, способных помочь человечеству достичь скоростей, разумно достаточных для межпланетных путешествий.

Если коротко, речь идет о явлениях выделения энергии при расщеплении вещества, термоядерном синтезе и аннигиляции антиматерии.

Первый метод заключается в делении атомов и применяется в коммерческих ядерных реакторах.

Второй, термоядерный синтез, заключается в создании более тяжелых атомов из простых атомов – такого рода реакции питают энергией Солнце. Это технология, которая завораживает, но не дается в руки; до ее обретения «всегда остается еще 50 лет» — и так будет всегда, как гласит старый девиз этой отрасли.

«Это весьма передовые технологии, — говорит Дэвис, — но они основаны на традиционной физике и прочно утвердились еще на заре Атомного века». По оптимистическим оценкам, двигательные системы, основанные на концепциях деления атомов и термоядерном синтезе, в теории, способны разогнать корабль до 10% скорости света, т.е. до весьма достойных 100 миллионов км/час.

Автор фото, US Air Force

Подпись к фото,

Летать со сверхзвуковой скоростью — уже не проблема для человека. Другое дело — скорость света, или хотя бы близко к ней…

Наиболее предпочтительный, хотя и труднодостижимый источник энергии для быстрого космического корабля — это антиматерия, двойник и антипод обычной материи.

Когда два вида материи приходят в соприкосновение, они уничтожают друг друга, в результате чего выделяется чистая энергия.

Технологии, позволяющие вырабатывать и хранить – пока крайне незначительные – количества антиматерии, существуют уже сегодня.

В то же время производство антивещества в полезных количествах потребует новых специальных мощностей следующего поколения, а инженерной мысли придется вступить в конкурентную гонку по созданию соответствующего космического корабля.

Но, как говорит Дэвис, немало отличных идей уже прорабатывается на чертежных досках.

Космические корабли, приводимые в движение энергией антиматерии, смогут перемещаться с ускорением в течение нескольких месяцев и даже лет и достигать более существенных процентов от скорости света.

При этом перегрузки на борту будут оставаться приемлемыми для обитателей кораблей.

Вместе с тем, такие фантастические новые скорости будут таить в себе и иные опасности для организма человека.

Энергетический град

На скорости в несколько сот миллионов километров в час любая пылинка в космосе, от распыленных атомов водорода до микрометеоритов, неизбежно становится пулей, обладающей высокой энергией и способной прошить корпус корабля насквозь.

«Когда вы передвигаетесь с очень высокой скоростью, это означает, что частицы, летящие вам навстречу, движутся с теми же скоростями», — говорит Артур Эдельстайн.

Вместе с покойным отцом, Уильямом Эдельстайном, профессором радиологии в Медицинской школе Университета имени Джона Хопкинса, он работал над научным трудом, в котором рассматривались последствия воздействия атомов космического водорода (на людей и технику) во время сверхбыстрых космических путешествий в космосе.

Хотя его содержание не превышает одного атома на кубический сантиметр, рассеянный в космосе водород может приобрести свойства интенсивной радиационной бомбардировки.

Водород начнет разлагаться на субатомные частицы, которые будут проникать внутрь корабля и подвергать воздействию радиации как экипаж, так и оборудование.

На скорости, равной 95% скорости света, воздействие такой радиации будет означать почти мгновенную смерть.

Звездолет нагреется до температур плавления, перед которыми не устоит ни один мыслимый материал, а вода, содержащаяся в организме членов экипажа, немедленно закипит.

«Это все крайне неприятные проблемы», — замечает Эдельстайн с мрачным юмором.

Он и его отец приблизительно подсчитали, что для создания некоей гипотетической системы магнитной защиты, способной оградить корабль и находящихся в нем людей от смертоносного водородного дождя, звездолет может перемещаться со скоростью, не превышающей половины скорости света. Тогда люди на борту имеют шанс выжить.

Марк Миллис, физик, занимающийся проблемами поступательного движения, и бывший руководитель программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, предупреждает, что этот потенциальный предел скорости для полетов в космосе остается пока проблемой отдаленного будущего.

«На основании физических знаний, накопленных к настоящему времени, можно сказать, что развить скорость свыше 10% от скорости света будет крайне трудно, — говорит Миллис. – Опасность нам пока не угрожает. Простая аналогия: зачем переживать, что мы можем утонуть, если мы еще даже не вошли в воду».

Быстрее света?

Если допустить, что мы, так сказать, научились плавать, сможем ли мы тогда освоить скольжение по космическому времени — если развивать дальше эту аналогию — и летать со сверхсветовой скоростью?

Гипотеза о врожденной способности к выживанию в сверхсветовой среде хотя и сомнительна, но не лишена определенных проблесков образованной просвещенности в кромешной тьме.

Один из таких интригующих способов перемещения основан на технологиях, подобных тем, что применяются в «варп-двигателе» или «двигателе искривления» из сериала «Звездный путь».

Принцип действия этой силовой установки, известной еще как «двигатель Алькубьерре»* (названного по фамилии мексиканского физика-теоретика Мигеля Алькубьерре), состоит в том, что он позволяет кораблю сжимать перед собой нормальное пространство-время, описанное Альбертом Эйнштейном, и расширять его позади себя.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Нынешний рекорд скорости принадлежит трем астронавтам «Аполлона 10» — Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану

По существу, корабль перемещается в некоем объеме пространства-времени, своеобразном «пузыре искривления», который движется быстрее скорости света.

Таким образом, корабль остается неподвижным в нормальном пространстве-времени в этом «пузыре», не подвергаясь деформациям и избегая нарушений универсального предела скорости света.

«Вместо того чтобы плыть в толще воды нормального пространства-времени, — говорит Дэвис, — двигатель Алькубьерре понесет вас, как серфингиста, несущегося на доске по гребню волны».

Есть тут и определенный подвох. Для реализации этой затеи необходима экзотическая форма материи, обладающая отрицательной массой, чтобы сжимать и расширять пространство-время.

«Физика не содержит никаких противопоказаний относительно отрицательной массы, — говорит Дэвис, — но никаких ее примеров нет, и мы никогда не встречали ее в природе».

Существует и другой подвох. В опубликованной в 2012 году работе исследователи из Университета Сиднея предположили, что «пузырь искривления» будет накапливать заряженные высокой энергией космические частицы, поскольку неизбежно начнет взаимодействовать с содержимым Вселенной.

Некоторые частицы будут проникать внутрь самого пузыря и накачивать корабль радиацией.

Застрявшие в досветовых скоростях?

Неужели мы так и обречены застрять на этапе досветовых скоростей по причине нашей деликатной биологии?!

Речь ведь не столько о том, чтобы установить новый мировой (галактический?) рекорд скорости для человека, сколько о перспективе превращения человечества в межзвездное общество.

Со скоростью в половину скорости света — а это тот предел, который, согласно данным изысканий Эдельстайна, способен выдержать наш организм — путешествие к ближайшей звезде в оба конца займет более 16 лет.

(Эффекты расширения времени, под воздействием которых для экипажа звездолета в его системе координат пройдет меньше времени, чем для людей, оставшихся на Земле в своей системе координат, не приведут к драматическим последствиям на скорости, составляющей половину скорости света).

Марк Миллис полон надежд. Принимая во внимание, что человечество изобрело противоперегрузочные костюмы и защиту от микрометеоритов, позволяющие людям безопасно путешествовать в великой голубой дали и усеянной звездами черноте космоса, он уверен, что мы сможем найти способы выживания, на какие бы скоростные рубежи не вышли в будущем.

«Те же самые технологии, которые смогут помочь нам достигать невероятных новых скоростей перемещения, — размышляет Миллис, — обеспечат нас новыми, пока неведомыми возможностями для защиты экипажей».

Примечания переводчика:

*Мигель Алькубьерре выдвинул идею своего «пузыря» в 1994 году. А в 1995 году российский физик-теоретик Сергей Красников предложил концепцию устройства для космических путешествий быстрее скорости света. Идея получила название «трубы Красникова».

Это искусственное искривление пространства времени по принципу так называемой кротовой норы. Гипотетически корабль будет двигаться по прямой от Земли к заданной звезде сквозь искривленное пространство-время, проходя через другие измерения.

Согласно теории Красникова, космический путешественник вернется обратно в то же самое время, когда он отправился в путь.

Скорость света постоянна: Эйнштейн

Как ни крути, скорость света всегда одна и та же.

Решающее открытие Эйнштейна в отношении природы света, сделанное в 1905 году, можно резюмировать обманчиво простым утверждением: скорость света постоянна. Так что же на самом деле означает это предложение?

Удивительно, но ответ не имеет ничего общего с реальной скоростью света, которая составляет 300 000 километров в секунду (186 000 миль в секунду) в «вакууме» пустого пространства.Вместо этого Эйнштейн получил неожиданное — и парадоксальное — понимание: свет от движущегося источника имеет ту же скорость, что и свет от стационарного источника. Например, лучи света от маяка, от фар мчащегося автомобиля и от огней сверхзвуковой струи движутся с постоянной скоростью, измеряемой всеми наблюдателями, несмотря на различия в скорости движения источников этих лучей.

Свет в движении

Специальная теория относительности основана на признании Эйнштейном того, что скорость света не меняется, даже когда источник света перемещается на .Хотя может показаться логичным сложить скорость источника света и скорость светового луча, чтобы определить общую скорость, свет не работает таким образом. Независимо от того, насколько быстро Эйнштейн едет на своем байке, свет, исходящий от его фары, всегда движется с одной и той же скоростью.

Стационарный светильник

Свет от стационарного источника движется со скоростью 300 000 км / сек (186 000 миль / сек).

Подвижный свет

Свет от движущегося источника также движется со скоростью 300 000 км / сек (186 000 миль / сек).

Скажем, байк Эйнштейна движется со скоростью 10% от скорости света (30 000 км / сек): скорость света от фары Эйнштейна НЕ равна 330 000 км / сек.

Скорость света постоянна и не зависит от скорости источника света.

Какова скорость света?

С нашим нынешним пониманием движения кажется, что скорость света самая высокая из всех, она в 874 030 раз превышает скорость звука.

Скорость звука составляет около 343 м / с, а скорость света — 299 792 458 м / с.В милях в час / миль в час скорость света составляет около 670 616 629, а в километрах в час свет распространяется со скоростью 1 079 252 848.

В секундах свет распространяется со скоростью около 300 000 километров в секунду или 186 000 миль в секунду в вакууме.

В воде скорость света ниже: 225 000 км / 139 808 миль в секунду и 200 000 км / 124 274 миль в секунду в стекле. Кажется, что ничто не может быть быстрее скорости света.

Если вам нужен пример скорости света, подумайте об этом: если бы мы запустили с Земли воображаемый космический корабль, который постоянно двигался бы со скоростью 246 960 км в час, он достиг бы Солнца в 606 году. часов или 25 дней.

Однако, если бы наш космический корабль двигался со скоростью света, мы бы достигли Солнца всего за 8,3 минуты. Если бы вы путешествовали вокруг Земли со скоростью света, вы бы совершили полный тур по нашей планете 7,5 раз всего за одну секунду.

Теоретически кажется, что нет ничего быстрее скорости света или есть? Давайте разберемся.

Есть ли что-нибудь быстрее скорости света?

Похоже, что нет ничего быстрее скорости света, но Вселенная, как всегда, снова ускользает от нашего восприятия.Ученые продемонстрировали, что Вселенная расширяется, и это расширение даже быстрее скорости света.

Поскольку пространство теоретически «ничто», оно не подчиняется законам физики. Если бы вы держали факел и бежали с ним, скорость его света все равно была бы такой же.

Некоторые галактики удаляются от нашего Млечного Пути быстрее скорости света, и это происходит потому, что само пространство движется вместе с ними.

Если бы было что-то более эффективное, чем путешествие со скоростью света, оно могло бы путешествовать через червоточины. Червоточины являются гипотетическими, но их механизм довольно интригующий, и в некотором смысле, если бы это было возможно, они предположительно быстрее скорости света.

Это связано с тем, что червоточина соединяет две удаленные точки, и теоретически, если бы вы переместились из точки а в точку b, независимо от ее расстояния, вы бы очень быстро достигли пункта назначения.

Насколько высока скорость тьмы?

Многие считают, что скорость тьмы — это просто поэтическая метафора, не имеющая никакого законного научного обоснования, поскольку тьма — это просто отсутствие света.

Однако это может показаться немного сложнее. Если бы мы поместили темное пятно в луч света, темнота теоретически двигалась бы с той же скоростью, что и свет.

То же самое верно, если мы осветим темный угол. Неизвестно, есть ли скорость у самой тьмы, но когда дело доходит до темной материи, все начинает разворачиваться.

Темная материя — это гипотетическая энергия, которая составляет более 80% нашей Вселенной. В некоторых исследованиях ученые подсчитали, что этот загадочный элемент может перемещаться со скоростью около 54 м / с, что соответствует его существованию, но это довольно медленно по сравнению со скоростью света.

Все усложняется, если мы посмотрим на черные дыры как на часть определения темноты. Черные дыры лишены света, и если что-то приближается к их горизонту событий, от них не может ускользнуть даже свет.

Некоторые черные дыры также обладают быстрым вращением, причем некоторые из них записываются со скоростью вращения около 84% от скорости света. Темнота или скорость тьмы — довольно увлекательная тема, но она остается неуловимой для нашего нынешнего понимания.

Что самое быстрое во Вселенной?

Согласно нашим текущим знаниям, самое быстрое во Вселенной — это свет.Если вы хотите сыграть грязно, вы можете сказать, что Вселенная / космос — самая быстрая из существующих вещей, поскольку она расширяется со скоростью, даже превышающей скорость света.

Если в будущем мы поймем, как черные дыры могут улавливать даже свет, возможно, некоторые из их механизмов будут самыми быстрыми во Вселенной.

Что бы произошло, если бы вы путешествовали быстрее скорости света?

Специальная теория относительности утверждает, что ничто не должно двигаться быстрее скорости света, и если что-то будет двигаться так, оно будет перемещаться назад во времени.

Путешествие со скоростью, превышающей скорость света, может означать просто путешествие во времени. Однако, если это было правдой, в некотором смысле вы могли бы с таким же успехом достичь бессмертия, поскольку никакая причина не могла повлиять на вас, даже время, особенно если, гипотетически говоря, вы даже не подвергнетесь ударам объектов, которые могли бы повлиять на вас. пройти через.

Наше текущее понимание скорости света минимально, и тем более, когда дело доходит до ее превышения. Мы, как вид, с нашими нынешними технологиями, только что достигли небольшого процента скорости света. Мы еще не на полпути.

Что такое 2 nd Самая быстрая вещь во Вселенной?

Сгустки горячего газа, заключенные в потоках материала, выброшенного из блазаров, которые являются высокоактивными галактиками, движутся со скоростью около 99,9% скорости света.

Таким образом, физические процессы, происходящие в ядрах блазаров, настолько энергичны, что могут перемещать материю со скоростью, близкой к скорости света, и, как таковые, они, вероятно, являются вторыми по скорости объектами во Вселенной.

Знаете ли вы?

Самая высокая скорость, которую развивает наземный транспорт, — это сверхзвуковой автомобиль ThrustSSC. Этот автомобиль достиг 1227 км / 772 миль / ч и сохраняет титул самого быстрого наземного транспортного средства с 1997 года.

Самым быстрым самолетом в мире является Lockheed SR-71 Black Bird. Он получил этот титул в 1976 году и достиг скорости 3529,6 км / 2192 миль в час.

Солнечный зонд Parker в настоящее время является самым быстрым космическим кораблем, когда-либо созданным человеком. Он достиг 153 454 миль / 246 960 километров в час.

Источники:

1. Википедия
2. Космос
3. НАСА

Источники изображений:

Преобразование скорости света в километры в час (км / ч) и наоборот

Здесь вы можете преобразовать единицы скорости Скорость света в единицы измерения Километры в час, и наоборот, вы можете преобразовать Километры в час в Скорость света.
Щелкнув значок «Поменять местами», вы всегда получите желаемое преобразование в результате расчета.С помощью следующего калькулятора вы также можете рассчитать любую другую единицу скорости.

Bitte Javascript aktivieren,
um den Rechner anzuzeigen.

Информация о «Скорость света»

Определение: Если объект движется со скоростью света в течение одной секунды, он преодолевает расстояние 299 792,458 км или около 300 000 км. Это скорость света, с которой свет движется в вакууме.

Эта скорость также используется для распространения радиосигналов, что очень важно в космических путешествиях. Например, сигналу с Марса требуется от 3 до 20 минут, чтобы достичь Земли, в зависимости от ее фактического положения. Мы замечаем восход солнца на Земле примерно через 8 минут, потому что в это время в наши глаза попадает солнечный свет.

Информация о «Километрах в час»

Километров в час используется как стандартная единица измерения при транспортировке, поэтому он используется в дорожном движении или для измерения скорости движения транспортных средств. Например, коммерческий самолет летит со скоростью 1000 км / ч, а затем преодолевает расстояние до 1000 километров в час.

Единица определяется следующим образом: объект, движущийся со скоростью 1 «км / ч» в час, преодолеет один километр. «км / ч» разрешено использовать в международной системе единиц (СИ).

Формула для преобразования скорости света в километры в час (км / ч) и наоборот

Расчет скорости света в километры в час должен производиться с использованием следующей формулы преобразования:

Формула для преобразования километров в час (км / ч) в скорость света

Расчет скорости света из километров в час должен производиться с использованием следующей формулы преобразования:

Обзорная таблица: Сколько скорости света сколько километров в час?

Обзорная таблица: Сколько Километров в час сколько Скорость света?

Километров в час км / ч ⇒ Скорость света
0. 20 км / ч являются 0,0000000001
0,30 км / ч являются 0,0000000002
0,40 км / ч являются 0,0000000003
0,50 км / ч являются 0,0000000004
0,60 км / ч являются 0,0000000005
0,70 км / ч являются 0,0000000006
0,80 км / ч являются 0,0000000007
0,90 км / ч являются 0,0000000008
1 км / ч соответствует 0,0000000009
2 км / ч являются 0.0000000018
3 км / ч являются 0,0000000027
4 км / ч являются 0,0000000037
5 км / ч являются 0,0000000046
6 км / ч являются 0,0000000055
7 км / ч являются 0,0000000064
8 км / ч являются 0,0000000074
9 км / ч являются 0,0000000083
10 км / ч являются 0,0000000092
20 км / ч являются 0,0000000185
30 км / ч являются 0. 0000000278
40 км / ч являются 0,0000000370
50 км / ч являются 0,0000000463
60 км / ч являются 0,0000000555
70 км / ч являются 0,0000000648
80 км / ч являются 0,0000000741
90 км / ч являются 0,0000000833
100 км / ч являются 0,0000000926
200 км / ч являются 0,0000001853
300 км / ч являются 0,0000002779
400 км / ч являются 0.0000003706
500 км / ч являются 0,0000004632
600 км / ч являются 0,0000005559
700 км / ч являются 0,0000006486
800 км / ч являются 0,0000007412
900 км / ч являются 0,0000008339
1000 км / ч являются 0,0000009265

Последнее обновление 2 ноября 2021 г.

Последний раз страницы категории «Единицы скорости» редактировал Стефан Бансе 2 ноября 2021 года. Все они соответствуют текущему статусу.

Предыдущие изменения от 9 октября 2021 г.

• 9 ноября 2020 г .: Публикация преобразователя скорости
• Редакционная редакция всех текстов в этой категории

Фильмы НАСА показывают, как быстро свет распространяется с Земли на Луну, Марс

• Скорость света в вакууме составляет около 186 282 мили в секунду (299 792 километра в секунду).
• Ученый из НАСА показал, сколько времени требуется свету, чтобы путешествовать вокруг Земли, а также между планетой, ее луной и Марсом.
• Анимация физики показывает, насколько быстрым (и медленным) может быть ограничение скорости Вселенной.

Идет загрузка.

Серия новых анимаций, созданных ученым НАСА, демонстрирует, насколько резкой и мучительно медленной может быть скорость света.

Скорость света — это максимальная скорость, с которой любой материальный объект может перемещаться в космосе. Это, конечно, исключает существование теоретических коротких путей в ткани космоса, называемых червоточинами (и возможность пройти через них, не будучи разрушенными).

В абсолютно пустом вакууме частица света, называемая фотоном, может двигаться 186 282 мили в секунду (299 792 километра в секунду), или около 670,6 миллиона миль в час (1,079 миллиарда километров в час).

Это невероятно быстро.Однако скорость света может быть удручающе низкой, если вы пытаетесь связаться с другими планетами или достичь их, особенно любых миров за пределами нашей солнечной системы.

Подробнее : Астрономы обнаружили «холодную суперземлю» менее чем в 6 световых годах от нас — и это может быть первая каменистая планета, которую мы сфотографируем за пределами Солнечной системы.

Чтобы изобразить ограничение скорости Космос таким образом, чтобы его мог понять любой, Джеймс О’Донохью, ученый-планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, взял на себя задачу оживить его.

«Моя анимация была сделана так, чтобы максимально мгновенно показать весь контекст того, что я пытаюсь передать», — сказал О’Донохью Business Insider через Twitter. «Когда я пересматривал свои экзамены, я рисовал сложные концепции вручную, просто чтобы по-настоящему понять, так что я здесь и делаю».

О’Донохью сказал, что он только недавно научился создавать эти анимации — его первые сообщения были для пресс-релиза НАСА об исчезающих кольцах Сатурна. После этого он перешел к анимации других сложных для понимания космических концепций, включая видео, иллюстрирующее скорости вращения и размеры планет.Он сказал, что одно «собрало миллионы просмотров», когда он разместил его в Твиттере.

В последней работе О’Донохью рассматриваются три различных сценария скорости света, чтобы показать, насколько быстрыми (и насколько болезненно медленными) могут быть фотоны.

Как быстро свет распространяется относительно Земли

Одна из первых анимаций О’Донохью показывает, насколько быстро свет движется относительно Земли.

Земля находится на расстоянии 24 901 мили от центра.Если бы в нашем мире не было атмосферы (воздух преломляет и немного замедляет свет), фотон, скользящий по его поверхности, мог бы преодолевать экватор почти 7,5 раз в секунду.

На этом изображении скорость света кажется довольно высокой, хотя фильм также показывает, насколько она конечна.

Как быстро свет проходит между Землей и Луной

Вторая анимация О’Донохью делает большой шаг назад от Земли и включает в себя Луну.

В среднем, расстояние между нашей планетой и ее большим естественным спутником составляет около 238 855 миль (384 400 километров).

Это означает, что весь лунный свет, который мы видим, имеет возраст 1,255 секунды, а путь туда и обратно между Землей и Луной со скоростью света занимает около 2,51 секунды.

Это время увеличивается с каждым днем, поскольку Луна удаляется от Земли со скоростью примерно 1,5 дюйма (3,8 см) в год. (Луна постоянно истощает вращательную энергию Земли через океанские приливы, увеличивая ее орбиту на все большее и большее расстояние.)

Как быстро свет проходит между Землей и Марсом

Третья анимация скорости света О’Донохью иллюстрирует проблему, с которой многие планетологи сталкиваются ежедневно.

Когда НАСА пытается поговорить или загрузить данные с космического корабля, такого как зонд InSight на Марсе, оно может сделать это только со скоростью света. Это слишком медленно, чтобы управлять космическим кораблем в «живом режиме», как с дистанционно управляемым автомобилем.Итак, команды должны быть тщательно продуманы, заранее упакованы и нацелены на точное место в пространстве в точное время, чтобы они не пропустили свою цель.

Подробнее : НАСА может слышать «преследующий» звук пыльных дьяволов, несущихся по Марсу со своим новым посадочным модулем стоимостью 830 миллионов долларов

Самый быстрый разговор между Землей и Марсом — это когда планеты находятся на ближайшем расстоянии указывают друг на друга, событие, называемое ближайшим приближением, происходит примерно раз в два года. В среднем это расстояние в лучшем случае составляет около 33,9 миллиона миль (54,6 миллиона километров).

Как видно из 60-секундного клипа полного фильма О’Донохью на YouTube, свету требуется 3 минуты 2 секунды, чтобы пройти между Землей и Марсом при самом близком приближении. Это шесть минут и четыре секунды для полета туда и обратно со скоростью света.

Но в среднем Марс находится примерно в 158 миллионах миль от Земли, так что в среднем передача туда и обратно занимает около 28 минут и 12 секунд.

Чем дальше вы идете, тем угнетающе становится скорость света

Иллюстрация «нанокрапа» Breakthrough Starshot, который направляется к звездной системе Альфа Центавра с помощью мощного лазерного луча.

Фонд прорыва

Преодоление конечной скорости света становится еще более сложной задачей для таких космических аппаратов, как New Horizons, который сейчас находится на расстоянии более 4 миллиардов миль от Земли, и космических кораблей Voyager 1 и 2, каждый из которых достиг космоса между звездами.

Ситуация становится прямо-таки удручающей, когда вы начинаете смотреть за пределы солнечной системы. Ближайшая из известных экзопланет Проксима b находится на расстоянии около 4,2 световых лет от нас (на расстоянии около 24,7 триллионов миль или 39,7 триллионов километров).

Однако самый быстрый из всех космических аппаратов — это солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe со скоростью около 213 200 миль в час; с такой скоростью, чтобы достичь Проксимы b, потребуется 13 211 лет.

Проект Breakthrough Starshot российско-американского миллиардера предлагает способ решения этой проблемы скорости.План, рассчитанный на несколько десятилетий, состоит в том, чтобы построить и пролететь крошечные «нанолеты» мимо таких экзопланет с помощью сверхмощных лазерных лучей, в идеале с запланированной крейсерской скоростью 20% скорости света. Тем не менее, вся концепция все еще является теоретической, может в конечном итоге перестать работать и работать на малой скорости света.

Пространство невозможно. Хотя возраст Вселенной составляет около 13,77 миллиарда лет, ее край находится на расстоянии 45,34 миллиарда световых лет в любом направлении и увеличивается из-за расширения.

Это слишком велико, чтобы проиллюстрировать простой анимацией.Однако одна иллюстрация приближается: это изображение, созданное музыкантом Пабло Карлосом Будасси, которое объединяет логарифмические карты Вселенной из Принстона и изображения из НАСА, чтобы запечатлеть все это на одном снимке.

Эта история обновлена.

НеМузей — Скорость света

Свет распространяется со скоростью 186 000 миль в секунду, или 700 миллионов.
миль в час.Для масштаба расстояние от Земли до Луны
составляет около 239 000 миль. Это кажется довольно быстрым и действительно теоретическим
говорит, что ничто не может двигаться быстрее скорости света.

Кажется, что в повседневной жизни свет идет от
одно место в другое мгновенно. Когда мы включаем свет
в комнате нет задержки между тем, когда мы впервые увидим лампочку
начинают светиться, и когда свет освещает дальние углы
камера.Наша нервная система слишком медлительна, чтобы замечать лучи
света, который выходит из лампочки и движется, как волна, омывающая
по комнате.

Когда мы имеем дело с огромными расстояниями космоса,
хотя даже свет кажется медленным. Когда космонавты были на Луне
для радиоволн (которые распространяются на
скорость света), доносящие до нас свои голоса.Свет приближается
от Солнца требуется восемь с половиной минут, чтобы поразить Землю. (Этот
означает, что если бы солнце внезапно потемнело, потребовалось бы
более восьми минут, чтобы мы заметили) Свет от ближайших звезд,
кроме солнца, чтобы добраться сюда, нужно четыре с половиной года. От
самые далекие звезды в далеких галактиках могут потребоваться миллиарды
лет для прихода света ..

Расстояние, которое свет может пройти за год, называется
«световой год». Световой год — одна из основных мер
расстояние для астрономии.

При проектировании зондов для полетов к другим планетам
в нашей солнечной системе важно, чтобы проектировщики соблюдали
Задержка во времени связи, вызванная скоростью света, в виду.
Например, зонд, предназначенный для посадки на Марс, должен быть достаточно умен.
самостоятельно решать проблемы в полете без инструкций
с Земли.Если во время посадки необходимо изменить курс, зонд
придется делать это автоматически. Задержка, вызванная зондом
запрос инструкций с Земли и получение команд обратно может
будет почти час, достаточно времени, чтобы зонд разбился.

Задержка, вызванная скоростью света, иногда может
быть замеченным здесь, на Земле, во время телефонных разговоров. Длинная дистанция
звонки, которые были направлены через один или несколько космических спутников
может вызвать задержку в полсекунды или около того между динамиком и
слушатель.

Скорость света имеет несколько свойств, которые
может показаться нам нелогичным, но это правда:

-Ничто не движется быстрее скорости света.

-Независимо от того, насколько быстро вы двигаетесь со скоростью
света кажется такой же скоростью, как если бы вы не двигались
вообще.

-Когда объект или человек ускоряется к
скорость света замедляется для него / него.

Последнее свойство приводит к эффекту «близнецов»:
Братья-близнецы живут на Земле. Один брат уезжает в дальний
звезда движется со скоростью, составляющей высокий процент скорости света. Когда
близнец возвращается, он будет младше своего брата, потому что для
Время в пути замедлилось.

Этот эффект, называемый «замедлением времени», помогает объяснить
почему скорость света одинакова независимо от того, насколько быстро вы
идущий.По мере того как путешественник ускоряется, время для него замедляется. Этот,
в свою очередь влияет на его размеры.

Авторские права Lee Krystek
1996-2013. Все права защищены.

Относительность

Относительность

NEXA 380
КОСМОЛОГИИ И
МИРОВЫЕ ОБЗОРЫ
DRS. ЗЕЛЕНЫЙ И ЛИА

ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ

Специальная теория 1905
Общая теория 1916

Элементы специальной теории

1. Физические законы одинаковы в любых двух системах отсчета, которые движутся.
   с постоянной скоростью с
   уважение друг к другу.
   Пример: если вы уроните тарелку на поезд, движущийся с постоянной скоростью в
   прямая линия упадет и сломается
   как если бы вы уронили его в столовой дома.
2. Измеренная скорость света равна c
   знак равно
   3×10 ⁸ м / с независимо от того, кто это измеряет.
   Пример: если вы выстрелите из самолета вперед со скоростью v _b ,
   наблюдатель
   на земле будет измерять его скорость как v _b + v _a
   где v _a —
   скорость самолета. Но скорость света от вашего фонарика
   светился вперед все равно был бы
   c , не c + v _a !

Этих двух идей вместе достаточно, чтобы мы
Вселенная как четырехмерная
пространство-время, в котором время между двумя событиями зависит от того, кто измеряет
это, и две ли вещи
происходить одновременно, зависит от того, кто спрашивает. Знаменитый
В результате масса — это форма энергии
( E = mc ² ) также следует из этих двух
фундаментальный
принципы, как
приводит к тому, что ни один обычный объект не может двигаться со скоростью
больше скорости света.

ПРОСТРАНСТВО-ВРЕМЯ

Мы можем легче всего понять последовательность событий, используя
диаграмма пространства-времени. Я воспользуюсь одним
пространственное измерение вместо 3, потому что я не умею рисовать четырехмерные диаграммы.
На диаграмме видно, что там
это ограниченная область пространства, о которой мы можем знать: область, которая
лежит в пределах нашего светового конуса прошлого.

Замедление времени и т. Д.

Представьте себе часы, которые работают, посылая световую вспышку на зеркало и
обратно к детектору, расположенному вместе с
источник света.

Когда свет попадает в зеркало, он соответствует «тиканью», а когда —
вернуться к детектору, который
соответствует «ток». Теперь рассмотрим два набора наблюдателей, один набор
оставаясь в покое относительно
часы и еще один набор, движущийся со скоростью v, как показано на диаграмме. За
первая группа наблюдателей, время
интервал, измеряемый часами от отправки световой вспышки до
получение его снова t = 2d / c. Секунда
наблюдатели видят движущиеся часы и замечают, что свет должен двигаться
большее расстояние

d ‘= квадрат
корень [d ² + (vt ‘/ 2) ² ]

от источника к
зеркало.Таким образом:

t ‘= 2d’ / c
Так
(t ‘) ² = 4 [d ² +
(vt ‘/ 2) ² ] / c ²
= 4d ² / c ² +
(в / ц) ² (т ‘) <sup>2

Так
(t ‘) 2 (1-v 2 / c 2 ) =
4d 2 / c 2
t ‘= 2 (гамма) d / c,
= (гамма) t
где гамма = 1 / [квадратный корень (1-v 2 / c 2 )].</sup>

Обратите внимание, что t ‘> t. Кратчайший временной интервал между двумя событиями
всегда измеряется наблюдателем, который
видит, что два события происходят в одном месте: это называется правильным
временной интервал между событиями.
Ваш надлежащий возраст измеряется вашим сердцебиением: куда бы вы ни пошли.
Вы всегда наблюдаете за своим сердцебиением
происходящее в одном и том же месте: внутри вас. Для кого-то еще те
сердцебиение происходит в разных местах,
где бы вы ни оказались: в корпусе гуманитарных наук; на
М-автомобиль; или на Рыбацкой пристани.

Наряду с этим эффектом замедления времени происходит сокращение длины: l ‘
= л × гамма

НУКЛЕОСИНТЕЗ

Ядра могут объединяться, образуя новые ядра, или могут быть разделены на части.
Атомные электростанции используют ядерные
деление: уран расщепляется на более легкие ядра. Поскольку ядра,
появляются имеют меньшую общую массу
чем уран, разница масс высвобождается в виде энергии, в соответствии с
соотношению Эйнштейна E = mc ² .

Солнце и звезды производят энергию с помощью ядерного синтеза. Внутри
Солнце, ядра водорода объединяются в
образуют гелий. Поскольку каждое ядро ​​гелия имеет меньшую массу, чем 4
ядра водорода, которые объединяются в
образуют его, разница масс высвобождается в виде энергии в виде
гамма
лучи. К тому времени, когда гамма-лучи
пробиваются к поверхности Солнца, они в основном деградировали до
свет и тепло.
Масса 1 ядра водорода равна 1.00797 атомные единицы массы (u).
Масса 1 ядра гелия 4,003 ед.
Таким образом, разница масс на реакцию составляет:

дельта m = 4 (1.00797 u) — 4.003 u = 0.032 u.
1 u составляет около 1,7×10 ^-24 г, поэтому
дельта m = 0,032 x 1,7×10 ^-24 гм = 5,4×10 ^-26
гм

и выделяемая энергия составляет
дельта E = 5,4×10 ^-26 г x (3 x 10 ¹⁰ см / с) ²
= 4,9 x 10 ^-5 эрг.

ФИЗИКА ЧАСТИЦ

Квантовая теория подразумевает, что Вселенная — неопределенное место.
Пустое пространство не пусто: энергия
могут быть взяты в долг на короткие периоды времени для создания
пары частица / античастица. Эти
частицы могут затем вступить в реакцию со всем остальным вокруг, чтобы сформировать новые
частицы. Температура
Вселенная определяет, сколько энергии доступно в среднем для
каждую частицу и, таким образом, определяет
виды возможных реакций.Согласно большому взрыву
теории, Вселенная началась как очень горячая
суп из элементарных частиц и охлаждается по мере расширения. Как
перепады температуры, скорость при
какие частицы тоже реагируют, падает, пока скорость реакции не станет слишком медленной, чтобы
конкурировать с расширением
Вселенная, и реакции прекращаются. Мы говорим, что частицы определенного вида
«замирает» на определенном
температура. Один важный переход произошел, когда Вселенная остыла до
точка, где свободные электроны
протоны заменены нейтральными атомами водорода.Это аналогично
к рассеянию тумана, чтобы
после этого перехода свет мог свободно течь через
Вселенная.

ОБЩАЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ

В своей общей теории относительности Эйнштейн утверждал, что
фундаментальные системы отсчета для создания
измерения — это те, которые движутся с предметами, которые свободно падают под
влияние гравитации. Продолжить-
Исходя из этой идеи, он показал, что пространство искривлено и что когда масса
сосредоточен в регионе,
искривляет пространство в этой области.Частицы движутся по «прямым линиям» в этом
искривленное пространство, и мы наблюдаем их
движение как падение на массивный объект. Таким же образом масса
заставляет всю вселенную быть
изогнутый. Замкнутая вселенная изогнута, как баскетбольный мяч, и будет
в конечном итоге рухнуть обратно на себя
из-за гравитационного притяжения вещества внутри него,
образуя «большой хруст»: открытое единство
стих содержит меньше материи, изогнут, как седло, и расширится
навсегда.Ровно на границе
между этими двумя видами вселенной находится плоская вселенная, которая не
изогнутые вообще.

Две фундаментальные загадки о Вселенной могли быть решены
новая теория под названием «инфляция».
Одна из них — проблема горизонта: учитывая, что область Вселенной мы
может знать о (нашем «прошлом») так мало, как можно
Вселенная будет такой однородной? Второй — это
проблема плоскостности: мы не знаем, открыта или закрыта Вселенная,
но мы знаем, что это не так
очень далеко от квартиры в любом направлении.Поскольку параметр, который
измеряет изменение плоскостности со временем, мы
не следует ожидать, что он будет так близок к нулю (то есть ровно) прямо сейчас,
пока мы живы.

Решение состоит в том, что Вселенная претерпела драматические изменения на раннем этапе.
из-за этого небольшая область
быстро расширяться. Мы живем в этом регионе, который сейчас кажется очень
однородный и очень плоский. Этот
теория тесно связана с современными теориями строения материи
в очень мелких масштабах.Нет
ясно, узнаем ли мы когда-нибудь, верны ли эти теории.

Скорость света | Обсерватория Лас-Кумбрес

Сегодня любой может использовать Google для поиска скорости света в вакууме и получения точного результата за секунды: 299 792 458 м / с . Но кто открыл скорость света и как они это сделали?

Галилео Галилей был первым человеком, который попытался измерить скорость света в начале 1600-х годов.Галилей и его помощник стояли на разных вершинах холма с известным расстоянием между ними. План состоял в том, чтобы Галилей открыл заслонку лампы, а затем его помощник открыл заслонку лампы, как только увидит свет от Галилея. .

Используя расстояние между вершинами холмов и свой пульс в качестве таймера, Галилей планировал измерить скорость света. Он и его помощник пробовали это с разным расстоянием между ними, но независимо от того, насколько далеко они были друг от друга, он не мог измерить никакой разницы в количестве времени, которое требуется свету, чтобы пройти.

Галилей пришел к выводу, что скорость света слишком велика, чтобы ее можно было измерить этим методом, и был прав. Теперь мы очень точно знаем скорость света, и если бы Галилей и его помощник находились на вершинах холмов на расстоянии одной мили, свету понадобилось бы 0,0000054 секунды, чтобы перейти от одного человека к другому. Понятно, что Галилей не смог измерить это своим пульсом!

В 1676 году датский астроном по имени Оле Рёмер изучал орбиты лун Юпитера и составлял таблицы, чтобы предсказать, когда произойдут лунные затмения.Он заметил, что, когда Юпитер и Земля находятся далеко друг от друга (близко к соединению), затмения лун происходят на несколько минут позже, чем когда Юпитер и Земля находятся ближе (почти в оппозиции). Он предположил, что это могло быть из-за времени, которое требуется свету для путешествие с Юпитера на Землю.

Рёмер обнаружил, что максимальное изменение времени этих затмений составляет 16,6 минут. Он интерпретировал это как количество времени, за которое свет проходит через диаметр орбиты Земли. На самом деле он не рассчитывал скорость света, так как диаметр орбиты Земли в его время был малоизвестен.Но, используя его метод, зная расстояния, которые у нас есть сегодня, мы получаем значение скорости света примерно 301 204,8 км / с. Это всего лишь около 0,5% от современного известного значения скорости света.