Hitrost svetlobe je meja, s katero se lahko materialni predmet premika v vesolju, razen če seveda upoštevamo hipotetične črvičke, s pomočjo katerih se po predpostavkah lahko predmeti gibljejo v vesolju še hitreje. V idealnem vakuumu se lahko delček svetlobe, foton, giblje s hitrostjo 299.792 kilometrov na sekundo ali približno 1,097 milijarde kilometrov na uro. Na prvi pogled se lahko zdi presenetljivo hitro. Ne, pravzaprav gre hitro. Toda v kozmičnem merilu je ta hitrost lahko vznemirljivo počasna, zlasti ko gre za radijsko komunikacijo in lete na druge planete, zlasti tiste zunaj našega osončja.
Da bi lažje razumel omejene možnosti hitrosti svetlobe, je planetni znanstvenik Nasinega vesoljskega letalskega letalskega leta Goddard James O'Donoghue ustvaril vrsto animiranih videov.
V pogovoru za Business Insider je O'Donoghue povedal, da se je šele pred kratkim naučil, kako narediti te animacije. Njegova prva služba za NASA je bila priprava videoposnetka o Saturnovih prstanih. Po tem je začel animirati druge težko razumljive vesoljske koncepte, na primer vizualno primerjavo velikosti in hitrosti vrtenja planetov osončja. Po njegovem mnenju je to delo, objavljeno na njegovi osebni strani na Twitterju, pritegnilo veliko zanimanja.
Njegovo zadnje delo je poskus, da nazorno prikaže, kako hitri in hkrati počasni fotoni so lahko.
Vizualni prikaz gibanja fotonov okoli Zemlje
O'Donoghue je v prvi animaciji pokazal, kako hitro se lahko svetloba premika glede na Zemljo.
Promocijski video:
Ekvador našega planeta je dolg približno 40 tisoč kilometrov. Če ne bi bilo ozračja (delci, ki jih vsebuje, lahko nekoliko upočasnijo svetlobo), bi foton, ki drsi po njegovi površini, v 1 sekundi (ali 0,13 sekunde na vrtljaj) naredil skoraj 7,5 polnih vrtljajev.
Čeprav se zdi, da je hitrost svetlobe v tem scenariju neverjetno hitra, video posnetek tudi kaže, da je končna.
Kako hitro svetloba potuje med Zemljo in Luno
V drugem videoposnetku O'Donoghue prekriva večjo razdaljo - od Zemlje do Lune.
V povprečju je razdalja med našim planetom in naravnim satelitom 384.000 kilometrov. To pomeni, da opažena mesečeva svetloba na nebu prepotuje to razdaljo v 1.255 sekundah, pot nazaj in nazaj pa na primer pri oddajanju radijskih sporočil med Zemljo in vesoljskim plovilom traja 2,51 sekunde.
Upoštevati je treba, da se ta čas iz dneva v dan povečuje, saj se Luna vsako leto odmakne od Zemlje za približno 3,8 centimetra (Luna nenehno izčrpava energijo vrtenja Zemlje s pomočjo gravitacijsko-plimovne interakcije. Posledice tega učinka so sprememba satelitske orbite).
Kako hitro svetloba premaga razdaljo med Zemljo in Marsom
V tretjem videoposnetku je O'Donoghue pokazal težavo, s katero se morajo številni planetarni znanstveniki srečevati vsakodnevno.
Ko uslužbenci NASA vesoljske agencije poskušajo prenesti in prejeti podatke z vesoljskega plovila, na primer istega sonda InSight, ki trenutno deluje na Marsu, se sporočila prenašajo s hitrostjo svetlobe. Vendar pa ni dovolj za nadzor naprave v "realnem času". Zato morajo biti ekipe skrbno premišljene, čim bolj stisnjene in usmerjene v točno določen čas in kraj, da ne bi zgrešile cilja.
Najhitrejši prenos sporočil med Zemljo in Marsom je mogoč v trenutku, ko so planeti na točki najbližjega. Vendar se to zgodi le približno enkrat na dve leti. Poleg tega nas tudi v tem primeru loči razdalja približno 54,6 milijona kilometrov. V videoposnetku O'Donoghue je razvidno, da na tej razdalji svetloba traja 3 minute in 2 sekundi, da pride iz enega planeta na drugega ali 6 minut v obe smeri.
V povprečju sta Zemlja in Mars ločena z razdaljo 254 milijonov kilometrov, tako da v povprečju dvosmerni prenos sporočil traja približno 28 minut in 12 sekund.
Čim daljša je razdalja, tem manjša je "učinkovitost" hitrosti svetlobe
Omejitev hitrosti svetlobe povzroča še večje težave vesoljskim plovilom dlje od Zemlje. Na primer ista sonda New Horizons, ki je od nas oddaljena 6,64 milijarde kilometrov, ali Voyager 1 in Voyager 2, ki sta dosegla rob osončja.
Ponazoritev vesoljske "nanoprobeze", ki jo je prelomil Starshot, pospešuje zelo močan laserski žarek in je usmerjena proti zvezdnemu sistemu Alpha Centauri.
Situacija postane precej žalostna, ko gre za prenašanje sporočila drugemu zvezdnemu sistemu. Na primer, najbližji eksoplanet, ki ga poznamo, Proxima b, je oddaljen približno 4,2 svetlobna leta (približno 39,7 trilijona kilometrov). Tudi če vzamemo trenutno najhitrejše vesoljsko plovilo, solarno sondo Parker, sposobno doseči hitrost 343.000 kilometrov na uro, potem pa bo trajalo približno 13.211 let, da dosežemo Proxima b.
Nikolaj Hizhnyak