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  • 光跑的这么快,它的速度是如何测量的?

    作者:佚名 来源:科普中国 时间:2018-10-16 11:44 阅读:2430 [投稿]
    人类在1969年第一次登上月球,花费了三天多的时间才到达月球,由此可见光速有多快。光速是目前人类已知速度的上限,没有什么东西能运动的比光速还快。既然光速这么快,那科学家们是如何知道光速的准确数值的呢?

    光速的估量

    其中的大环是地球绕太阳的轨道,小环是木卫一绕木星的轨道。当地球远离木星(从L到K)和接近木星(从F到G)时,木卫一从木星的阴影里(C到D)出来的时间会产生变化,从这个变化可以就知道光速是有限的,再加上木卫一绕木星的公转周期和地球的公转周期以及公转速度,就可以估算出光速了。从这中方法估计出的光速误差很大,约为2.2x10^8m/s, 比实际值小26%。

    在1728年,英国天文学家詹姆斯·布拉德利进一步提高了光速的准确度。他所使用的是恒星的光行差。光行差如下图所示


    光行差示意图 

    光行差,简单的来说就是地球的运动,会使恒星的方位产生变化。举例来说就是,假设在无风的天气里下雨,雨滴会垂直下落到你的身上,当你以一定的速度奔跑是,雨滴就会以另外一个角度落到你身上,不再垂直。结合这个角度的改变和你的速度,就可以估计出雨滴下落的速度。同样使用恒星光行差,结合地球的公转速度和恒星角度的变化,就可以估算出光速。使用这种方法估算出的光速约为3.01*10^8 m/s,误差仅仅为0.4%。

    提升光速测量精度

    首次准确在地球上,而不是依靠天体运动来测量光速的实验是在1849年由法国物理学家阿曼德·斐索实行的,他使用的方法叫做齿轮测速法。


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