Πόσο γρήγορα διαδίδεται το φως;

3.3. Η ταχύτητα του φωτός: Παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας

Σε μια καταιγίδα βλέπουμε την αστραπή και μετά από λίγο ακούμε τη βροντή. Φαίνεται ότι το φως φθάνει σε μας ακαριαία ενώ ο ήχος με κάποια καθυστέρηση. Θα μπορούσαμε ωστόσο, από το ίδιο φαινόμενο, να συμπεράνουμε απλώς ότι το φως διαδίδεται πολύ γρηγορότερα από τον ήχο. Πράγματι, αρχικά από τις αστρονομικές παρατηρήσεις, προέκυψε ότι το φως που εκπέμπουν τα ουράνια σώματα δεν φθάνει ακαριαία στη Γη. Αργότερα ακολούθησαν ακριβείς επίγειες μετρήσεις, με τις οποίες διαπιστώσαμε ότι μέσα στο κενό και τον αέρα το φως διανύει 300.000 χιλιόμετρα κάθε δευτερόλεπτο.

Πόσο μεγάλη είναι αυτή η ταχύτητα; Ένα αυτοκίνητο κινούμενο συνεχώς με 170 χιλιόμετρα την ώρα θα χρειαζόταν για να διανύσει την απόσταση Γης-Ήλιου περίπου 100 χρόνια. Το φως "διατρέχει" την ίδια απόσταση περίπου σε 8 λεπτά. Την απόσταση Γης-Σελήνης τη "διατρέχει" περίπου σε 1 δευτερόλεπτο. Σε άλλα υλικά το φως δε διαδίδεται τόσο γρήγορα όσο στον αέρα. Για παράδειγμα, μέσα στο γυαλί διανύει 200.000 χιλιόμετρα κάθε δευτερόλεπτο. Στην Εικόνα 3.13 φαίνεται σχηματικά η απόσταση που διανύει το φως στον ίδιο χρόνο σε ποικίλα υλικά.

Τίποτα στον κόσμο δε μπορεί να ξεπεράσει την ταχύτητα του φωτός στο κενό: ακόμα και το ταχύτερο διαστημόπλοιο κινείται χιλιάδες φορές πιο αργά από το φως. Ο συγκεκριμένος περιορισμός προκύπτει από την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Αυτή τη θεωρία διατύπωσε στις αρχές του αιώνα μας ο Γερμανός φυσικός Αϊνστάιν και αφορά την κίνηση κάθε σώματος το οποίο κινείται σχεδόν τόσο γρήγορα όσο το φως.

Χρησιμοποιώντας την τεράστια ταχύτητα διάδοσης του φωτός, έχουμε επινοήσει μια μονάδα μέτρησης αστρικών αποστάσεων. Για παράδειγμα το φως χρειάζεται περίπου τέσσερα χρόνια για να φθάσει στη Γη από τον αστέρα Α του Κενταύρου (τον πλησιέστερο σε μας αστέρα που είναι παρόμοιος με τον Ήλιο). Λέμε, λοιπόν, ότι, ο αστέρας Α του Κενταύρου απέχει τέσσερα έτη φωτός από εμάς.

Έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος.

Σε κάθε δευτερόλεπτο το φως διανύει Στο Κενό 300.000 χλμ. Στο Νερό 225.000 χλμ. Στο Γυαλί 200.000 χλμ. Στο Διαμάντι 125.000 χλμ. Εικόνα 3.13 Η απόσταση που διανύει το φως σε ορισμένο χρόνο στο κενό, στο γυαλί και στο διαμάντι.