מהירות האור

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

מהירות האור היא המהירות שבה מתקדמים האור, וקרינה אלקטרומגנטית בכלל. את מהירות האור בריק מקובל לסמן באות c, כבנוסחה הידועה E=mc², הקושרת בין האנרגיה של גוף נח לבין מסתו.

על פי תורת היחסות הפרטית של איינשטיין, מהירות האור בריק היא הגבול העליון למהירות שבה יכול חלקיק, גוף או מידע לנוע - שום גוף או אינפורמציה אינם יכולים לעבור אותה. מהירות האור בריק היא קבועה בעוד שהזמן והמרחב יחסיים. גוף בעל מסת מנוחה יכול רק להתקרב למהירות זו, בעוד שגוף חסר מסת מנוחה (כמו הפוטון) חייב לנוע בריק במהירות זו.

רבים משתמשים במונח "מהירות האור" במשמעות של מהירות הקרינה האלקטרומגנטית בריק, אך מדויק יותר להתייחס למונח המפורש, "מהירות האור בריק", שכן מהירות ההתקדמות של הקרינה בתווך היא נמוכה יותר, בהתאם לתכונות החומר הממלא את התווך. את השפעתו של החומר על מהירות האור בחומר מכמת מקדם השבירה, שהוא היחס בין מהירות האור בריק לבין מהירותו בחומר.

בשנת 1887, עת בוצע ניסוי מייקלסון-מורלי, התברר שמהירות האור בכיוון תנועתו של כדור הארץ ומהירות האור בכיוון ניצב לתנועת כדור הארץ הן זהות. ממצא זה סותר את המכניקה הקלאסית, וגרם למהומה רבה בשעתו. בסופו של דבר הביא ממצא זה לניסוח הכלל שכל הצופים חייבים למדוד מהירות אור זהה, בלא קשר למהירות שבה הם נעים, ועל כן הזמן איננו קבוע אלא יחסי.

מהירות האור מתקבלת ממשוואות מקסוול כמהירות ההתקדמות של קרינה אלקטרומגנטית, ללא תלות בכיון או במערכת ייחוס. זו הסיבה לכך שאיינשטיין ראה את מהירות האור כחוק טבע, ודרש שלא תשתנה תחת מעבר בין מערכות ייחוס שונות. תורת היחסות הפרטית של איינשטיין נוצרה בין השאר כדי לפתור את הסתירה שבין האלקטרודינמיקה של מקסוול לבין המכניקה הקלאסית.

[עריכה] יחידות אורך ומהירות האור

המטר מוגדר כיום על-פי מהירות האור בריק: אור נע בריק בדיוק 299,792,458 מטרים בשנייה אחת, על פי הגדרת המטר מ-1983.

כמו כן, נהוג להגדיר מרחקים אסטרונומיים ביחידות מידה המבוססות על מהירות האור. מכיוון שמהירות האור היא קבוע אוניברסלי, הרי שגם המרחק שעובר האור ביחידת זמן כלשהי הוא קבוע שיכול לשמש כיחידת מידה. סיבה נוספת היא פישוט מדידת המרחקים האסטרונומיים, שנמצאים בטווחים גדולים לאמות מדידה מקובלות.

הגדלים הבאים הם יחידות מידה שימושיות באסטרונומיה ומשמשות למדידת מרחקים אסטרונומיים:

שנת אור - המרחק שעובר האור בשנה אחת - 9,460,730,472,580.8 קילומטרים.
פארסק - המרחק שעובר האור ב-3.2616 שנים בקירוב - כ-‎30.86×10¹²‎ קילומטרים.
שניית אור - המרחק שעובר האור בשנייה אחת - 299,792,458 מטרים. המרחק (הממוצע) בין כדור הארץ לשמש הוא כ-8 דקות ו-19 שניות אור בריק.
שעת אור-המרחק שעובר האור בשעה אחת- 1,079,252,848.8 קילומטרים.