Измерение скорости света путем наблюдения галилеевых спутников

Скорость света является фундаментальной константой во Вселенной. На ней базируются физические законы и явления. Открытие ее конечности в 17-м веке позволило науке сделать широкий шаг к новым открытиям.

Первой попыткой стало наблюдение Галилеем новообнаруженных спутников. По фазам затмения их Юпитером можно было определить время на Земле, зная координаты местоположения, чем начали пользоваться мореплаватели (в то время не существовало точных часов). Именно тогда ученый предположил, что скорость света может быть конечной. Ранее не считалось, что скорость света бесконечна — скорее для утверждений достаточен был факт того, что свет настолько быстр, что может распространяться мгновенно.

Анимация измерения скорости света Ремером

В 1676 году датский астроном Олаф (Оле) Ремер наблюдал за Ио и заметил, что от положения Земли относительно Юпитера период обращения спутника меняется. Естественно, ученый предположил, что это происходит из-за конечности скорости света. В системе отсчета Юпитер обладает малой орбитальной скоростью, потому может считаться неподвижным. В один момент времени спутник выходит из тени Юпитера:

T1 = t1+s1/c,

где c — скорость света и s1 — расстояние между Землей и точкой выхода спутника из тени Юпитера. Следующий выход спутника будет сопровождаться той же формулой:

T2 = t2+s2/c

Соответственно период обращения равен:

T = T2-T1 = (t2-t1)+(s2-s1)/c

Нетрудно понять, что из-за изменения расстояния s кажущийся период обращения спутника будет меняться и не совпадать с истинным. Скорость света отсюда равна:

c = (s2-s1)/(Tнаб-Tист),

где Tнаб — наблюдаемый (кажущийся) период и Tист — истинный период.

Кстати, вот первая статья о докладе Ремера.

(с) Вселенная Айлашкерского, 2020