عام

أظهر عالم ناسا بوضوح مدى بطء سرعة الضوء.

سرعة الضوء هي الحد الذينقل كائن مادي في الفضاء ، ما لم يكن ، بالطبع ، مع مراعاة ثقوب الخلد الافتراضية ، والتي ، وفقًا للافتراضات ، يمكن للأجسام أن تتحرك في الفضاء بشكل أسرع. في فراغ مثالي ، يمكن لجسيم من الضوء ، أي فوتون ، أن يتحرك بسرعة 299،792 كيلومتر في الثانية ، أو ما يقرب من 1.079 مليار كيلومتر في الساعة. للوهلة الأولى قد يبدو بسرعة مذهلة. لا ، إنه سريع حقًا. ولكن على نطاق الفضاء ، يمكن أن تكون هذه السرعة بطيئة بشكل مؤلم ، خاصة إذا كنا نتحدث عن الاتصالات اللاسلكية والرحلات الجوية إلى كواكب أخرى ، لا سيما تلك الموجودة خارج نظامنا الشمسي.

من أجل تسهيل فهم أي شخص لقدرات السرعة المحدودة للضوء ، أنشأ عالم الكواكب التابع لوكالة ناسا غودارد للفضاء ، جيمس أودونوغيو ، سلسلة من مقاطع الفيديو المتحركة.

"لقد صنعت هذه الرسوم المتحركة مع التركيز على كيفيمكنك شرح السياق بالكامل لما أردت التعبير عنه بوضوح أكبر وبسرعة. عندما كنت لا أزال أدرس ، كان عليّ أن أرسم مفاهيم معقدة يدويًا لكي أفهم بنفسي ما كان على الإطلاق ، "يعترف O'Donoghue.

في محادثة مع Business Insider O’Donoghueوقال أن علمت مؤخرا فقط كيفية جعل هذه الرسوم المتحركة. كانت وظيفته الأولى في ناسا إعداد فيديو حول حلقات زحل. بعد ذلك ، بدأ في تحريك المفاهيم الكونية الأخرى التي يصعب فهمها ، على سبيل المثال ، مقارنة بصرية لحجم وسرعة دوران كواكب النظام الشمسي. ووفقا له ، فإن هذا العمل ، المنشور على صفحته الشخصية على تويتر ، قد اجتذب اهتماما كبيرا.

أحدث أعماله هي محاولة لإظهار مدى سرعة الفوتونات البطيئة وفي نفس الوقت.

مظاهرة بصرية لحركة الفوتونات حول الأرض

</ p>

في أول فيديو رسوم متحركة ، أوضح O'Donoghue مدى سرعة تحرك الضوء بالنسبة إلى الأرض.

طول خط الاستواء لكوكبنا هو تقريبا40 الف كم. إذا لم يكن لديها جو (يمكن للجسيمات التي تحتوي عليها أن تبطئ الضوء قليلاً) ، فإن الفوتون الذي يتحرك على سطحه سيؤدي إلى حوالي 7.5 دورة كاملة في ثانية واحدة (أو 0.13 ثانية لكل ثورة).

على الرغم من حقيقة أنه في مثل هذا السيناريو ، تبدو سرعة الضوء سريعة بشكل لا يصدق ، ويظهر الفيديو أيضًا أنه محدود.

مدى سرعة الضوء يسافر المسافة بين الأرض والقمر.

</ p>

في الفيديو الثاني ، يغطي O'Donoghue مسافة أكبر من الأرض إلى القمر.

في المتوسط ​​، المسافة بين كوكبنا والقمر الصناعي الطبيعي هو 384000 كيلومتر. هذا يعني أن ضوء القمر المرصود في السماء يتغلب على هذه المسافة في 1.255 ثانية ، والطريق هناك والعودة ، على سبيل المثال ، عند إرسال رسائل الراديو بين الأرض والمركبة الفضائية ، يستغرق 2.51 ثانية.

تجدر الإشارة إلى أن كل يوم هو الوقت المناسبيزداد ، لأن القمر يبتعد كل عام عن الأرض بحوالي 3.8 سنتيمتر (القمر يستنزف باستمرار طاقة دوران الأرض من خلال تفاعل المد والجزر ، وتأثيرات هذا التأثير هي التغيرات في مدار القمر الصناعي).

مدى سرعة الضوء يسافر المسافة بين الأرض والمريخ.

</ p>

في الفيديو الثالث ، أظهر O’Donoghue مشكلة يواجهها العديد من علماء الكوكب يوميًا.

عندما ناسا الفضاء وكالة الموظفينإذا حاولت تنزيل واستقبال البيانات من مركبة فضائية ، على سبيل المثال ، نفس مسبار InSight ، والذي يعمل حاليًا على المريخ ، فإن إرسال الرسائل يحدث بسرعة الضوء. ومع ذلك ، لا يكفي التحكم في الجهاز في "الوقت الفعلي". لذلك ، يجب التفكير بعناية في الفرق ، وضغطها قدر الإمكان وإرسالها إلى الوقت والمكان المحددين حتى لا تفوت المرسل إليه.

اسرع الرسائل بين الارض والمريخ ممكن في الوقت الذي تكون فيه الكواكب عند نقطة الاقتراب. ومع ذلك ، يحدث هذا مرة واحدة فقط كل عامين. بالإضافة إلى ذلك ، حتى في هذه الحالة ، يتم فصلنا بمسافة حوالي 54.6 مليون كيلومتر. يُظهر مقطع O'Donoghue أنه في مثل هذه المسافة ، يستغرق الضوء 3 دقائق و 2 ثانية للوصول من كوكب إلى آخر ، أو 6 دقائق على كلا الجانبين.

في المتوسط ​​، تتقاسم Earth و Mars مسافة 254 مليون كيلومتر ، لذلك تستغرق الرسائل ثنائية الاتجاه في المتوسط ​​حوالي 28 دقيقة و 12 ثانية.

كلما كانت المسافة بعيدة ، كلما زاد إحباط "كفاءة" سرعة الضوء.

Breakoutrough Starshot - رسم توضيحي للفضاء النانوسيدي تسارعه حزمة ليزر قوية للغاية وموجهة إلى نظام نجمة Alpha Centauri

الحد الأقصى لسرعة الضوء يخلق مشاكل أكثر.للمركبات الفضائية التي هي أبعد من الأرض. على سبيل المثال ، نفس المسبار "New Horizons" ، الذي يقع الآن على بعد 6.64 مليار كيلومتر منا ، أو "Voyager-1" و "Voyager-2" ، التي وصلت إلى حدود النظام الشمسي.

الوضع المحزن للغاية يصبح ، إذا كان الكلاميدور حول إرسال رسالة إلى نظام نجم آخر. على سبيل المثال ، أقرب كوكب خارج المجموعة الشمسية معروف لنا ، Proxima b ، يبعد عنا حوالي 4.2 سنة ضوئية (حوالي 39.7 تريليون كيلومتر). حتى لو أخذنا أسرع مركبة فضائية في الوقت الحالي ، وهي Parker Solar Probe ، القادرة على الوصول إلى سرعات تصل إلى 343،000 كيلومتر في الساعة ، إلا أنها ستحتاج إلى حوالي 13121 سنة فقط للسفر إلى Proxima b.

هل أعجبك هذا المقال؟ اشترك في قناة Telegram الخاصة بنا لمواكبة الأحداث الأكثر إثارة للاهتمام من عالم العلوم والتكنولوجيا.