Капчици дъждовна вода върху листа на топола действат като лещи, фокусирайки светлината и разширявайки мрежата от вени на листа. Движейки се със 186 000 мили в секунда, светлината от листата пристига в окото ви 0,5 наносекунди по-късно. Едно мигване на окото отнема 600 000 пъти повече време! Кредит: Боб Кинг
Вниманието ми беше насочено към вода с мъниста върху лист от топола. Колко скъпоценен и избухващ от сутрешната слънчева светлина. Приближих се, свалих очилата си и забелязах, че всяка капка увеличава малко участък от вени, които се врязват и поддържат листа.
Фокусирайки обектива на камерата, се чудех колко време е отнело светлината на капките, за да стигне до окото ми. Тъй като бях само на около шест инча и светлината пътува със 186 000 мили в секунда или 11,8 инча всяка милиардна част от секундата (една наносекунда), времето за пътуване възлизаше на 0,5 наносекунди. По дяволите близо доедновременнопо човешки стандарти, но практически завинаги позитрониев хидрид , екзотична молекула, съставена от позитрон, електрон и водороден атом. Средният живот на PsH молекула е само 0,5 наносекунди.
На светлината са необходими около 35 микросекунди, за да пристигне от трансконтинентална струя и следа от нея. Кредит: Боб Кинг
В нашето ежедневие светлината от познати лица, крайпътни знаци и сервитьора, чието внимание се опитвате да привлечете, достига до очите ни за наносекунди. Но ако случайно погледнете нагоре, за да видите малката тъмна форма на високо летящ самолет, влачен от струята на следата му, светлината отнема около 35 000 наносекунди или 35микросекунди за изминаване на разстоянието. Все още не е много за забавление.
Космическата станция обикаля около Земята в космическото пространство на около 250 мили отгоре. По време на преминаване отгоре светлината от орбиталната научна лаборатория запалва ретините ви 1.3националенсекунди по-късно. За сравнение, мигането на окото продължава около 300 милисекунди (1/3 от секундата) или 230 пъти по-дълго!
Експериментът за лунен лазер, поставен на Луната от астронавтите на Аполо 14. Обсерваториите излъчват лазер към малкия масив, който отразява малко от светлината обратно. Измерването на закъснението показва разстоянието на Луната с точност до един милиметър. На повърхността на Луната лазерният лъч се разпространява до 4 мили широк и само един фотон се отразява обратно към телескопа на всеки няколко секунди. Кредит: НАСА
Светлинното време най-накрая става по-осезаемо, когато погледнем към Луната, която е на тъжни 1,3 светлинни секунди разстояние на средното й разстояние от 240 000 мили. За да усетите колко дълго е това, вторачете се в Луната при следващата възможност и пребройте на глас: едно хиляда едно. Ретроотражателни устройства поставени на лунната повърхност от астронавтите на Аполо, все още се използват от астрономите за определяне на точното разстояние до луната. Те излъчват лазер в огледалата и отчитат двупосочното пътуване.
Венера като супер тънък полумесец само 10 часа преди съвпад на 25 март. По това време планетата беше само на 2,3 светлинни минути от Земята. Кредит: Шахрин Ахмад
От осемте планети, Венера се приближава най-близо до Земята и това прави по време на нисш съвпад, който случайно се случи на 25 март. На тази дата само 26,1 милиона мили разделяха двете планети, разстояние, възлизащо на 140 секунди или 2,3 минути - около време, необходимо за кипене на вода за чай. Марс, друга близко приближаваща се планета, в момента стои на почти противоположната страна на Слънцето от Земята.
При текущо разстояние от 205 милиона мили, радио или телевизионен сигнал, които са и двете форми на светлина, излъчван до Червената планета, ще отнеме 18,4 минути, за да пристигне. Сега можем да видим защо инженерите предварително програмират последователност за кацане в компютъра на сондата на Марс, за да я кацнат безопасно на повърхността на планетата. Всяка команда – или промяна в командите – която бихме могли да изпратим от Земята, би пристигнала твърде късно. След като спускаемият апарат се установи на планетата и изпрати обратно телеметрия, за да съобщи състоянието му, персоналът за управление на мисията трябва да гризе ноктите си в продължение на много минути, чакайки светлината да се върне и да съобщи.
Преди да потеглим към по-далечни планети, нека помислим какво би се случило, ако Слънцето имаше катастрофална неизправност и изведнъж престане да свети. Няма проблем. Поне не за 8,3 минути, времето, необходимо на светлината или липсата на такава, за да донесе лошите новини.
Плутон и Харон се намират на 3,1 милиарда мили от Земята, дълъг път за пътуването на светлината. Виждаме ги такива, каквито бяха преди повече от 4 часа. НАСА/JHUAPL/SwRI
Светлината от Юпитер достига до Земята за 37 минути; Плутон и Харон са толкова отдалечени, че сигнал от „двойната планета“ изисква 4,6 часа, за да стигне дотук. Това е повече от половин ден работа по работата и ние сме стигнали само до пояса на Кайпер.
Нека продължим към най-близката звезда(и), системата Алфа Кентавър. Ако 4,6 часа светлинно време изглеждаше дълго време за чакане, какво ще кажете за 4,3 години? Ако се замислите добре, може да си спомните какво сте правили точно преди Нова година през 2012 г. По това време светлината, пристигаща тази вечер от Алфа Кентавър, напусна тази звезда и започна своето пътешествие към Земята. Да погледнеш звездата тогава, означава да надникнеш назад във времето до края на 2012 г.
Летният триъгълник изгрява напълно в източното небе около 3 часа сутринта в края на март. Създаден със Stellarium
Но ние почти не изстържем повърхността. Да вземем Летния триъгълник, фигура, която скоро ще доминира в източното небе заедно с красивия летен Млечен път, който сякаш тече през него. Алтаир, най-южният връх на триъгълника е наблизо, само на 16,7 светлинни години от Земята; Вега, най-ярката малко по-далеч на 25 и Денеб на невероятните 3200 светлинни години.
Можем да се свържем с първите две звезди, защото светлината, която виждаме в дадена вечер, не е толкова „стара“. Повечето от нас могат да си създадат представа за живота си и състоянието на световните дела преди 16 и 25 години. Но Денеб е изключителна. Фотоните напуснаха този далечен свръхгигант (3200 светлинни години) около 1200 г. пр.н.е. по време на Троянската война в зората на желязната епоха. Това е малко време за поглед назад!
Ро Касиопея, в момента с магнитуд +4,5, е една от най-далечните звезди, видими с просто око. Неговата светлина изисква около 8200 години, за да достигне до очите ни. Тази звезда, променлива, е огромна с радиус около 450 пъти по-голям от този на Слънцето. Кредит: IAU/Небе и телескоп (вляво); Никой, CC BY-SA 3.0 / Wikipedia
Една от най-отдалечените звезди с просто око е Rho Cassiopeiae, жълта променлива, около 450 пъти по-голяма от размера на Слънцето, разположена на 8200 светлинни години от нас в съзвездието Касиопея. В момента звездата е близо до максимума и е лесно да се види с настъпването на нощта в северозападното небе. Светлината му ни връща към края на последната голяма ледникова епоха и първите пещерни рисунки, повече от 4000 години преди да бъде построена първата египетска пирамида.
Това е цифровото съобщение (анотирано тук), изпратено от Франк Дрейк до M13 през 1974 г. с помощта на радиотелескопа Аресибо.
Продължава и продължава: най-близката голяма галактика, Андромеда, се намира на 2,5 милиона светлинни години от нас и за мнозина е най-слабият, най-отдалечен обект, видим с просто око. Да си помислим, че гледането на галактиката ни връща към времето, когато нашите далечни предци за първи път са използвали прости инструменти. Светлината може да е най-бързото нещо във Вселената, но тези времена за пътуване намекват за истинската огромност на космоса.
Да отидем още малко. На 16 ноември 1974 г. цифров съобщение беше излъчен от Радиотелескоп Аресибо в Пуерто Рико към богатия звезден куп M13 в Херкулес на 25 000 светлинни години. Съобщението е създадено от д-р Франк Дрейк , тогава професор по астрономия в Корнел, и съдържаше основна информация за човечеството, включително нашата номерна система, нашето местоположение в Слънчевата система и състава на ДНК, молекулата на живота. Състои се от 1679 двоични бита, представляващи единици и нули, и беше нашпървоумишлена комуникация, изпратена до извънземни. Днес посланието е на 42 светлинни години, едва навън.
Галактиката GN-z11, показана на вложката, се вижда така, както е била на 13,4 милиарда години в миналото, само 400 милиона години след Големия взрив, когато Вселената е била само три процента от сегашната си възраст. Галактиката е запалена с ярки, млади сини звезди, но изглежда червена на това изображение, защото светлината й е била разтеглена до по-дълги спектрални дължини на вълната от разширяването на Вселената. С уважение: НАСА, ЕКА, П. Ош, Г. Брамер, П. ван Докум и Г. Илингуърт
Нека прекратим пътуването на нашата машина на времето с най-далечния обект, който сме виждали във Вселената, галактика на име GN-z11 в Голямата мечка. Виждаме го така, както е било само 400 милиона години след Големия взрив (преди 13,4 милиарда години), което се превежда на подходящо разстояние от Земята от 32 милиарда светлинни години. Светлинните астрономи, заснети от техните цифрови сензори, са напуснали обекта, преди да има Земя, Слънчева система или дори галактика Млечен път!
Благодарение на ограничената скорост на светлината не можем да не виждаме нещата винаги такива, каквито са били. Може да се чудите дали има някакъв начин да видите нещоточно сегабез да чакаш светлината да дойде тук? Има само един начин и това е самата светлина.
От гледна точка на фотон или светлинна частица, която се движи със скоростта на светлината, разстоянието и времето напълно отпадат. Всичко се случва мигновено и времето за пътуване до навсякъде и навсякъде енуласекунди. По същество цялата вселена се превръща в точка. Колкото и лудо и парадоксално да звучи това теория на относителността го позволява, защото обект, движещ се със скоростта на светлината, изпитва безкрайно забавяне на времето и безкрайно свиване на пространството.
Просто нещо, за което да помислите следващия път, когато срещнете очите на друг в разговор. Или погледнете нагоре към звездите.
