مستخدم:هشام55/ملعب
كيف نقيس سرعه الضوء
عدل26/3/2017
عدللا شك أن تلك مشكلة كبيرة بالنسبة لإدراكنا البديهي. إن سرعة الضوء هي تقريبًا 300 ألف كم/ثانية، كيف يمكن لنا أن نقيس شيئا بهذه السرعة المهولة، والتي يمكن لك أن تدور بها حول الأرض سبع لفات ونصف في ثانية واحدة؟، ما بالك أن تعرف أن أوائل تلك المحاولات الناجحة لقياسه كانت بعصر لم تكن فيه أي من تلك التقنيات الليزرية النانوية موجودة، لم تكن الكهرباء نفسها موجودة، أليس ذلك غريبا؟
عدلحاول "جاليليو جاليلي" في أوائل القرن السابع عشر أن يحدد سرعة الضوء، فأرسل بشخصين يحمل كل منهما مصباحا على مسافة ميل من بعضهما البعض، ثم بعدها يعطي أحدهما للآخر إشارة بالمصباح، وعلى الثاني بمجرد رؤيتها أن يرد بإشارة أخرى، وهكذا بانتظام، ثم قام "جاليليو" بحساب الزمن المنقضي بين إطلاق أحدهما الإشارة واستجابة الآخر، واضعا في الاعتبار معامل الخطأ البشري؛ ليرى أن الفارق ثمة كان واضحا؛ وهو الفارق الذي أخذه الضوء ليقطع مسافة ميل كامل، لكن التجربة بالتأكيد باءت بالفشل.
عدل
مواعيد خسوف قمر المشتري تتغير عن الموعد المحسوب لها بتغير بُعد الأرض عن المشتري أثناء دورانهما حول الشمس؛ فتكبر المسافة التي بينهما عندما تكون الأرض أبعد ما يمكن عن المشتري، وتصغر عندما تكون الأرض أقرب ما يمكن من المشتري.عدل |
فالضوء يقطع تلك المسافة في جزء من مئة ألف جزء من الثانية وهو أمر لا يمكن ملاحظته بالعين المجردة، هنا سجل "جاليليو" أن سرعة الضوء أكبر من أن تقاس بتجربة كتلك، ربما هي أكبر بـ10 مرات من سرعة الصوت، لم تمر أربعون عاما أخرى حتى جاء "أولي رومر" بتجربة غاية في الذكاء.
عدلبين تلسكوبي رومر وبرادلي
عدلفي القرن السابع عشر كانت إحدى المشكلات تتمثل في تحديد توقيت مناسب يمكن لكل البحارة أن يتفقوا عليه حتى تنتظم رحلاتهم معا، لم تكن هناك ساعات أو أي أدوات تمكنهم -في البحر- من قياس الوقت، هنا تدخل "أوول رومر" الفلكي الدنماركي ليبني على توقعات "جاليليو" القائل إنه يمكن لنا استخدام خسوف أقمار المشتري المنتظم بدقة في قياس الزمن، وكانت تلك فترة يمكن للبحارة أثناءها استخدام التلسكوبات الصغيرة، وتحديد لحظة دخول أحد أقمار المشتري -آيو IO مثلا- في منطقة الخسوف بدقة، لكن ظهرت مشكلة.
عدللاحظ رومر1 أن مواعيد خسوف قمر المشتري تتغير عن الموعد المحسوب لها بتغير بُعد الأرض عن المشتري أثناء دورانهما حول الشمس؛ بحيث يتحدد الفارق في المدة من خلال مسافتهما من بعضهما؛ تلك المسافة التي تكبر عندما تكون الأرض أبعد ما يمكن عن المشتري، وتصغر عندما تكون الأرض أقرب ما يمكن من المشتري، وحين تكون الأرض في الوسط؛ يصبح الفارق وسطاً بين الحسابين، بذلك يصعب على البحارة استخدام تلك الفكرة لتحديد نظام التوقيت الخاص بهم، فأهملها الجميع، لكن "رومر" استمر في الرصد.توصل "رومر" هنا إلى فكرة بسيطة تقول إنه: ربما المشكلة ليست في حركة القمر "آيو" أو في ظل المشتري، لكن المشكلة أن للضوء سرعة محددة، وبذلك يحتاج وقتا أطول للوصول للأرض حينما تكون بعيدة عن المشتري، قام "رومر" بعمل معادلاته لكنه ارتكب خطأ في حساب التغير في الموعد، فسجل سرعة الضوء على أنها 200 ألف كيلومتر في الثانية، إنه فارق ضخم بالفعل لكن طريقة "رومر" نفسها دقيقة للغاية ومع حسابات مضبوطة يكون الناتج دقيقا، في كل الأحوال نحن على بعد 50 عاما من تجربة أكثر دقة.
عدلالتزيّح Parallax هو تغير ظاهري في موقع الشيء الذي نرصده بسبب تغير موقعنا نحن، كأن تلاحظ أن الشمس أثناء الغروب توجد تماما فوق مئذنة البلدة، ثم تتحرك بسيارتك للأمام مسافة ما، وتنظر للشمس فتجدها الآن فوق منزل أحد الأصدقاء. حينما تدور الأرض حول الشمس يكون قطر مدارها حوالي 300 مليون كيلومتر، مما يتسبب في انحراف لمواقع النجوم التي نرصدها بالنسبة لنقطة ثابته، فإذا رصدنا نجما خلال الصيف ثم عدنا ورصدناه خلال الشتاء سوف نجد أن موقعه قد تغير أو "تزيح"، كلما كان النجم قريبا كان التزيح واضحا.
عدلسنة 1728 بينما كان جيمس برادلي2، الفيزيائي البريطاني، يحاول قياس تزيّح النجم "جاما التنين" من كوكبة التنين اكتشف وجود مشكلة غريبة في القياسات، فقد تحرك النجم في السماء خلال الرصد في شكل بيضاوي كبير بقطر 41 ثانية قوسية؛ بل إن قياسات لمجموعات أخرى من النجوم تسببت في نفس النتائج، الجميع يتحرك بنفس الشكل، ولم يكن من الممكن أن تكون النجوم بهذا القرب أو أن تكون كلها بجانب بعضها.
عدلالمصادر
عمل الطالب هشام
صف 5/8
اشراف الأستاذ بدر الوردي