مقایسه سرعت نور نسبت به زمین، ماه، مریخ و کیهان

سرعت نور در خلاء حدود ۲۹۹۷۹۲ کیلومتر در ثانیه است، با این سرعت یک فوتون نور می‌تواند ۷٫۵ بار در ثانیه به دور زمین بچرخد یا در ۱٫۲۵۵ ثانیه از ماه به زمین برسد.

به گزارش علمی‌ها و به نقل از businessinsider، یک دانشمند ناسا با تصاویر متحرک نشان می‌‌دهد که سفر به دور زمین، ماه و همچنین بین دو سیاره زمین و مریخ با سرعت نور چه مدت طول می‌کشد. این انیمیشن‌ها نشان می‌دهند که محدودیت سرعت در مقیاس کیهانی چقدر می‌تواند سریع یا کند باشد.

سرعت نور بیشترین سرعتی است که یک جسم مادی می‌تواند با آن در فضا حرکت کند. البته از لحاظ نظری میانبری نظیر کرمچاله‌ وجود دارد که با آن می‌توان در فضا جابجا شد.

در محیط خلاء ذرات نور که فوتون نام دارند می‌توانند با سرعت ۲۹۹۷۹۲ کیلومتر در ثانیه یا ۱٫۰۷۹ میلیارد کیلومتر در ساعت حرکت کنند. این عدد فوق العاده سریع است، ولی اگر بخواهید با سایر سیارات بخصوص دنیاهای فراتر از منظومه شمسی ارتباط برقرار کنید یا به آنجا سفر کنید، سرعت نور بسیار ناامید کننده است.

جیمز ادونوهیو (James O’Donoghue) سیاره شناس مرکز فضایی گدارد ناسا برای نشان دادن محدودیت سرعت نور در مقیاس کیهانی انیمیشن‌هایی طراحی کرده تا فهم مسئله سرعت نور را برای همگان راحت کند. وی می‌گوید: برای سهولت انتقال مفهوم به جای نوشتن این انیمیشن‌ها را ساختم. ادونوهیو از سه طرح برای نشان دادن تفاوت سرعت نور و سرعت بسیار زیاد یا حتی کند فوتون‌ها استفاده کرده است.

بیشتر بخوانید: تابش چرنکوف چیست؟ چرا نور رآکتور اتمی آبی است؟

سرعت نور نسبت به زمین چقدر است؟

اولین انیمیشن سرعت نور را نسبت به زمین نشان می‌دهد. محیط زمین ۴۰۰۷۵ کیلومتر است و اگر زمین اتمسفر نداشت (زیرا هوا سرعت نور را کم می‌کند)، یک فوتون نور می‌توانست ۷٫۵ بار در ثانیه به دور زمین بچرخد.

چقدر طول می‌کشد تا نور فاصله بین زمین و ماه را طی کند؟

در انیمیشن دوم ادونوهیو قدم بزرگی بین زمین و ماه برمی‌دارد. به طور متوسط فاصله بین زمین و قمر آن یعنی ماه ۳۸۴۴۰۰ کیلومتر است و ۱٫۲۵۵ ثانیه طول می‌کشد تا نور از ماه به زمین برسد. این زمان هر روز در حال طولانی‌تر شدن است زیرا ماه در حال دور شدن از زمین است به گونه‌ای که سالانه ۳٫۸ سانتیمتر از زمین دور می‌شود (افزایش فاصله ماه از زمین). 

چقدر طول می‌کشد تا نور فاصله بین زمین و مریخ را طی کند؟

سومین انیمیشن ادونوهیو برای سرعت نور، چالشی را نمایش می‌دهد که بسیاری از ستاره‌شناسان روزانه با آن سر و کار دارند. 

هنگامی که ناسا سعی می‌کند با یک فضاپیما مانند کاوشگر کنجکاوی در مریخ ارتباط برقرار کند یا اطلاعاتی از آن دریافت کند، می‌تواند این کار را تنها با سرعت نور انجام دهد. هنگامی که آنها به صورت زنده در حال ارتباط با کاوشگر هستند ارتباط خیلی کند می‌شود زیرا همانند یک ماشین کنترلی است. بنابراین دستورات باید با دقت اندیشیده، انتخاب شده، در مکان و زمان دقیق انجام شوند تا هدف خود را از دست ندهند.

بیشتر بخوانید: کشف مقدار زیادی آب یخ زده در مریخ

سریعترین مکالمه‌ای که ممکن است بین زمین و مریخ اتفاق بیفتد زمانی است که این دو سیاره در نزدیکترین نقطه به یکدیگر قرار دارند، رویدادی که تقریباً هر دو سال یک بار اتفاق می افتد و در آن فاصله آنها ۵۴٫۶ میلیون کیلومتر از همدیگر است. در این وضعیت نور ۳ دقیقه و ۲ ثانیه طول می‌کشد تا از مریخ به زمین برسد. اما به طور متوسط مریخ حدود ۲۵۴ میلیون کیلومتر با زمین فاصله دارد، بنابراین برقراری ارتباط حدود ۲۸ دقیقه و ۱۲ ثانیه طول می‌کشد. 

با بیشتر شدن فاصله‌ها در فضا، سرعت نور افسرده کننده‌تر می‌شود

محدودیت سرعت نور برای کاوشگرهای فضایی مانند نیوهورایزنز (New Horizons) که اکنون بیش از ۶٫۴ میلیارد کیلومتر با زمین فاصله دارد، و کاوشگرهای فضایی وویجر ۱ و ۲ که هرکدام از آنها اکنون به فضای میان‌ ستاره‌ای رسیده‌اند، حتی بیشتر به چالش کشیده می‌شود.

وقتی این وضعیت ناخوشایندتر می‌شود که شروع به جستجو در بیرون از منظومه شمسی کنیم. نزدیکترین سیاره فراخورشیدی شناخته شده به زمین، پروکسیما بی (Proxima b) است که حدود ۴٫۲ سال نوری از ما فاصله دارد (مسافتی در حدود ۳۹٫۷ تریلیون کیلومتر). با این حال سریعترین فضاپیمایی که تاکنون ساخته شده کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا (NASA’s Parker Solar Probe) است که با سرعت ۳۴۳۰۰۰ کیلومتر در ساعت در حال حرکت است و با این سرعت ۱۳۲۱۱ سال طول خواهد کشید تا به پروکسیما بی برسد (البته کاوشگر پارکر در ماموریت خود فقط به دور خورشید چرخیده و آن را مطالعه می‌کند).

فضا به صورت غیرقابل تصوری وسعت دارد. اگرچه جهان حدود ۱۳٫۷۷ میلیارد سال قدمت دارد، اما لبه آن فاصله بسیار زیادی از ما دارد و به دلیل این که دائماً در حال انبساط است این فاصله افزایش می‌یابد. محدوده‌ای از جهان که ما قادر به مشاهده آن هستیم ۴۶ میلیارد سال نوری است که به جهان قابل مشاهده معروف است در حالیکه  طبق برآورد دانشمندان جهان در واقع ۱۰۲۳ برابر بزرگتر از آن ۴۶ میلیارد سال نوری است که بشر توانایی مشاهده آن را دارد. حال با در نظر گرفتن این ارقام مشخص می‌شود که سرعت نور در مقیاس کیهانی بسیار کند و ناامید کننده است.

بیشتر بخوانید: آیا جهان لبه‌ای دارد؟ آیا انسان قادر به مشاهده آن خواهد بود؟