测量:原创 「科学有道理」光速那么快,科学家是如何测量的?( 三 )
别说 , 和现在的数据还真是一个量级——虽然他的假设也有点离谱 。粗略计算
那么 , 确定了量级 , 还能更精确一点吗?
能 。
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对于木卫一的公转周期 , 虽然不是完全准确 , 但是基本是没有问题的 , 大约是42.5天 。也就是说 , 如果观察位置不变 , 木卫一消失的周期也应该是42.5天 。而位置如果变化了 , 那么就是光速传播所导致的了 。
从1668年到1678年 , 罗默持续观察了11年的时间(前面讲得太多 , 我恐怕你连罗默是谁都忘了……) 。测量发现 , 地球距离木星最远的时候 , 木卫一消失的时间要比最近处晚了22分钟 。而这个时间 , 就是地球在太阳的两侧所带来的光速移动时间 。因此 , 只要解决地球半径的问题 , 就可以解决光速的问题 。
不过 , 如果大家还记得我们以前【科学有道理】栏目关于日地距离测量的那一期的话 , 就会发现 , 这个时候人类还没有精确测量出日地距离 。因此 , 罗默测出了时间 , 但是没有距离 , 这怎么算速度?
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实际上 , 罗默的计算 , 就到此为止了 。很多人认为罗默首次计算了光速 , 但实际上 , 他更多的只是提供了借鉴 。另外 , 通过复杂的计算 , 他得出了光每秒传播的距离比地球直径更大 , 仅此而已 。
他的论文发表出去后 , 被惠更斯看见了 。他根据自己所掌握的天文数据 , 也就是比较粗略的日地距离 , 得到了光速大约是每秒22万公里 。同时 , 牛顿计算的结果 , 是21万公里每秒 。他并没有说自己是根据什么计算的 , 因此 , 我们很难相信他不是借鉴了罗默的学术成果 。牛大爷和惠大爷在关于光是波还是粒子的问题上吵得不可开交 , 所以也有可能是牛顿不甘落在惠更斯后面 , 才偷偷“抄作业”吧~
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显然 , 不论是惠更斯还是牛顿 , 测量的光速都不准确 , 大约是现代数据的70% 。这是由于当时人们对于日地距离没有准确的数据 , 才出现了这个偏差 。
当然 , 即使按照日地距离已知的情况 , 罗默的数据也不准 。这里面可能导致误差的因素比较多 , 比如当时的仪器精密度、木星的运动等等 。当然 , 木星的运动 , 最终也要归结到日地距离上 , 因为一旦日地距离确定 , 木星的轨道也就可以确定了 。
不管怎么说 , 对于16世纪的人们来说 , 能够测量到这个级别 , 已经是相当厉害了 。
而更精确的数据 , 则要等到大约200年后 , 我们下一期再介绍~
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