Das Universum ist ein extrem großer Ort. Als Astronomen im Laufe der Jahrhunderte weiter in den Weltraum und tiefer in die Vergangenheit blickten, begriffen sie, wie klein und unbedeutend unser Planet und unsere Spezies im Vergleich dazu erscheinen. Gleichzeitig führten laufende Untersuchungen zum Elektromagnetismus und zu entfernten Sternen dazu, dass Wissenschaftler die Lichtgeschwindigkeit ableiteten - und dass dies die schnellste erreichbare Geschwindigkeit ist.
Aus diesem Grund haben Astronomen die Entfernung des Lichts innerhalb eines einzelnen Jahres (auch bekannt als Lichtjahr) verwendet, um Entfernungen auf der interstellaren und intergalaktischen Skala zu messen. Aber wie weit reist Licht in einem Jahr? Grundsätzlich bewegt es sich mit einer Geschwindigkeit von 299.792.458 Metern pro Sekunde (1080 Millionen km / h), was ungefähr 9.460,5 Milliarden km (5.878,5 Milliarden Meilen) pro Jahr entspricht.
Die Lichtgeschwindigkeit:
Die Berechnung der Lichtgeschwindigkeit beschäftigt Wissenschaftler seit vielen Jahrhunderten. Und vor dem 17. Jahrhundert gab es Meinungsverschiedenheiten darüber, ob die Lichtgeschwindigkeit endlich war oder ob sie sich augenblicklich von einem Punkt zum nächsten bewegte. 1676 schloss der dänische Astronom Ole Romer das Argument, als seine Beobachtungen der scheinbaren Bewegung von Jupiters Mond Io zeigten, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich war.
Aus seinen Beobachtungen berechnete der berühmte niederländische Astronom Christiaan Huygens die Lichtgeschwindigkeit mit 220.000 km / s. Im Laufe des Nestes zwei Jahrhunderte lang wurde die Lichtgeschwindigkeit immer weiter verfeinert, was Schätzungen zwischen 299.000 und 315.000 km / s (185.790 bis 195.732 mi / s) ergab.
Es folgte James Clerk Maxwell, der 1865 vorschlug, Licht sei eine elektromagnetische Welle. In seiner Theorie des Elektromagnetismus wurde die Lichtgeschwindigkeit als dargestellt c. Und dann, 1905, schlug Albert Einstein seine Theorie der Speziellen Relativitätstheorie vor, die postulierte, dass die Lichtgeschwindigkeit (c) war unabhängig vom Trägheitsreferenzrahmen des Beobachters oder der Bewegung der Lichtquelle konstant.
Nach Jahrhunderten verfeinerter Messungen wurde die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum 1975 mit 299.792.458 Metern pro Sekunde berechnet. Laufende Forschungen haben auch gezeigt, dass sich Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen bewegt und aus subatomaren Teilchen besteht, die als Photonen bekannt sind, keine Masse haben und sich sowohl als Teilchen als auch als Wellen verhalten.
Lichtjahr:
Wie bereits erwähnt, bedeutet die Lichtgeschwindigkeit (ausgedrückt in Metern pro Sekunde), dass das Licht in einem einzigen Jahr eine Entfernung von 9.460.528.000.000 km (oder 5.878.499.817.000 Meilen) zurücklegt. Diese Entfernung wird als „Lichtjahr“ bezeichnet und dient zur Messung von Objekten im Universum, die sich in beträchtlicher Entfernung von uns befinden.
Zum Beispiel ist der der Erde am nächsten gelegene Stern (Proxima Centauri) ungefähr 4,22 Lichtjahre entfernt. Das Zentrum der Milchstraße ist 26.000 Lichtjahre entfernt, während die nächste große Galaxie (Andromeda) 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Bis heute ist MACS0647-JD der Kandidat für die am weitesten von der Erde entfernte Galaxie, die sich ungefähr 13,3 Milliarden Lichtjahre entfernt befindet.
Und der kosmische Mikrowellenhintergrund, die Reliktstrahlung, von der angenommen wird, dass sie vom Urknall übrig geblieben ist, befindet sich etwa 13,8 Milliarden Lichtjahre entfernt. Die Entdeckung dieser Strahlung stützte nicht nur die Urknalltheorie, sondern gab den Astronomen auch eine genaue Einschätzung des Alters des Universums. Dies wirft einen weiteren wichtigen Punkt bei der Messung kosmischer Entfernungen in Lichtjahren auf, nämlich die Tatsache, dass Raum und Zeit miteinander verflochten sind.
Sie sehen, wenn wir das Licht von einem entfernten Objekt sehen, blicken wir tatsächlich in die Zeit zurück. Wenn wir das Licht eines Sterns sehen, der sich 400 Lichtjahre entfernt befindet, sehen wir tatsächlich Licht, das vor 400 Jahren vom Stern emittiert wurde. Daher sehen wir den Stern so, wie er vor 400 Jahren aussah, nicht so, wie er heute erscheint. Wenn man Objekte in Milliarden von Lichtjahren von der Erde betrachtet, sieht man Milliarden von Lichtjahren in der Zeit zurück.
Ja, Licht bewegt sich mit extrem hoher Geschwindigkeit. Angesichts der Größe und Größe des Universums kann es jedoch von bestimmten Punkten im Universum aus noch Milliarden von Jahren dauern, bis wir hier auf der Erde erreicht sind. Daher ist es für Wissenschaftler so nützlich zu wissen, wie lange es dauert, bis das Licht ein Jahr lang reist. Es ermöglicht uns nicht nur, die Größe des Universums zu erfassen, sondern auch den Prozess der kosmischen Evolution aufzuzeichnen.
Wir haben hier im Space Magazine viele Artikel über die Lichtgeschwindigkeit geschrieben. Wie weit ist ein Lichtjahr? Wie hoch ist die Lichtgeschwindigkeit? Wie viel Zeug steckt in einem Lichtjahr? Wie weit reist Licht? Und wie weit können Sie im Universum sehen?
Wünschen Sie weitere Informationen zu Lichtjahren? Hier ist ein Artikel über Lichtjahre für HowStuffWorks und hier eine Antwort von PhysLink.
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast zu diesem Thema aufgenommen. Hören Sie hier, Episode 10: Entfernungsmessung im Universum.
Quellen:
- NASA - Wie schnell ist die Lichtgeschwindigkeit?
- NASA: Starchild - Was ist ein Lichtjahr und wie wird es gemessen?
- Wikipedia - Lichtgeschwindigkeit
- UCR - Wie wird die Lichtgeschwindigkeit gemessen?
