测量：原创 「科学有道理」光速那么快，科学家是如何测量的？( 二 )
1676年 ， 一个叫做奥勒·罗默的人 ， 意外测得了光速的数值 。
说起来 ， 他这也是无心插柳 ， 因为他只是想测量木卫一的公转周期 ， 以作为天文上的一个精确“时钟” 。这个测量方法其实很简单 ， 如果木卫一运行到被木星挡住阳光的位置 ， 我们是看不见它的；如果它运行出这个阴影 ， 我们就能看见它 。
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大家可以看这个示意图 ， A是太阳 ， EFGHLK所在的圆是地球轨道 ， B是木星 。当木卫一运行到CD之间的阴影时 ， 我们就看不见它 。因此 ， 只要多次测量它两次出现的时间差 ， 就知道了它的公转周期 。
于是 ， 问题出现了：每隔一段时间 ， 测量的数据就不一样 。
罗默认为 ， 这不可能是木卫一运行不规律造成的 ， 这不符合天体物理学的法则 。唯一的解释 ， 就是光并非瞬时传播 ， 光速是有限的 。于是 ， 他转而开始通过这个发现 ， 来测量光速 。确定量级
还是上面的图 ， 假设 ， 我们是从地球北极的上空看太阳系 ， 那么地球、木星和木卫一 ， 都是逆时针公转的 。如果地球运行到F点时发现木卫一被木星挡住了（消踪） ， 也就是木卫一位于C点的时候 。由于光速传播需要时间 ， 所以实际上我们在F点看到木卫一到达C点的时候 ， 已经是几分钟之前的事了 ， 它实际上已经在CD之间了 。
当木卫一在D点重新出现（现踪）时 ， 地球可能已经运行到G点了（为了方便大家看 ， 比例会非常失衡 ， 只要我们懂得道理就行了） 。同样的 ， 就像我们在F点看到木卫一到C点有延迟一样 ， 在G点看木卫一到达D的时候 ， 其实也是几分钟之前的事了 。
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木星和木卫一
由于木星公转速度相对较慢 ， 我们认为它基本没动 。那么 ， 显然DG的长度要比CF短一些 。因此 ， 虽然都有延迟 ， 但是DG距离比CF短 ， 所以延迟也相对短一点 。这意味着 ， 我们在FG之间测量的木卫一消失的时间 ， 要比它实际消失的时间短一点 。
你蒙了吗？
针对最核心的部分 ， 我们打个比方 。
假设你在玩王者荣耀 ， 但是用的网非常卡 。游戏开始的时候 ， 你还在延迟 ， 开场10秒钟你才进场 。结果你发现自己忘记开WiFi了 ， 于是换成了WiFi 。不过这个WiFi信号也不好 ， 只比流量快一点 ， 有8秒的延迟 。结果 ， 这局游戏已经结束了 ， 你还在峡谷里跑了8秒钟才知道结果 ， 因此 ， 如果整局游戏持续了15分钟 ， 你只玩了14分58秒 。
懂了吧？
反过来说 ， 当地球远离木星的时候 ， 情况就是相反了的 。当地球在L处发现木卫一在C处消失 ， 又在K处发现木卫一在D处出现的时候 ， 同样要考虑到延迟的效应 。这次 ， 就相当于你用WiFi进场玩游戏 ， 但是中途WiFi断了改用更慢的流量 ， 所以你玩的时间要比游戏实际的时间要长 ， 也就是地球测量的木卫一消失-出现时间比木卫一实际消失-出现的时间要长 。
然后罗默开始假设：设光速等于地球直径 ， 而地球在木卫一公转一圈的期间移动的距离是210倍地球直径（不知道他是根据什么假设的） ， 那么木卫一的光传播到地球的时间就要差了210秒（也就是游戏实际时间和你玩的时间差） ， 也就是三分半钟 。换句话说 ， 当地球靠近木星的时候 ， 木卫一消失的时间会短3.5min ， 远离的时候会长3.5min ， 加一起就是7min 。
而实际观测的结果是 ， 二者相差并没有7min ， 而且差得很多 。由此可见 ， 光在一秒钟内的传播速度 ， 远远超过了地球直径 。他推测 ， 光速的量级大约是10的8次方米每秒 。
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