Μια σειρά νέων κινούμενων γραφικών (animations) από έναν επιστήμονα της NASA δείχνουν πόσο...γρήγορη - αλλά και πόσο βασανιστικά αργή - μπορεί να είναι η ταχύτητα του φωτός.
Η ταχύτητα του φωτός είναι η ταχύτερη που υπάρχει από οποιαδήποτε άλλη ταχύτητα για κάθε υλικό αντικείμενο που ταξιδεύει στο διάστημα. Αυτό φυσικά εμποδίζει την ύπαρξη θεωρητικών συντομεύσεων στο υφαντό του διαστήματος που ονομάζονται σκουληκότρυπες (και η δυνατότητα να περάσει μέσα από αυτές χωρίς να καταστραφεί)
Στο απόλυτο κενό, ένα σωματίδιο φωτός, το οποίο ονομάζεται φωτόνιο, μπορεί να ταξιδεύει με ταχύτητα 186.282 μίλια ανά δευτερόλεπτο (299.792 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο) ή περίπου 1.070 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα ανά ώρα.
Η ταχύτητα αυτή είναι απίστευτα γρήγορη. Ωστόσο, η ταχύτητα του φωτός μπορεί να είναι απογοητευτικά αργή εάν προσπαθείτε να επικοινωνήσετε με άλλους πλανήτες, ειδικά σε οποιονδήποτε κόσμο πέρα από το Ηλιακό μας σύστημα.
Για να περιγράψει το κοσμικό όριο των ταχυτήτων με ενα τρόπο που ο καθένας μας να μπορεί να αντιληφθεί ο James O'Donoghue, πλανητικός επιστήμονας στο κέντρο πτήσεων Goddard Space Flight Center της NASA, προσπάθησε να δημιουργήσει ενα animation, ενα βίντεο όπως λέμε, με κινούμενα γραφικά.
"Τα animation αυτά έγιναν για να δείξω, όσο πιο άμεσα μπορούσα το γενικό πλαίσιο εκείνου που προσπαθώ να εκφράσω". Ο O'Donoghue δήλωσε μέσω Twitter στο Business Insider. " Όταν ξανακοίταξα τα σχέδιά μου, και πριν το τελικό αποτέλεσμα, συνήθιζα να ζωγραφίζω με ελεύθερο χέρι, πολύπλοκα σχήματα με σκοπό να κατανοήσω το όλο θέμα, και αυτό παρουσιάζω τώρα"
Ο O'Donoghue είπε ότι έμαθε πρόσφατα πώς να δημιουργήσει αυτά τα κινούμενα γραφικά - το πρώτο του ήταν για ένα δελτίο ειδήσεων της NASA σχετικά με τα δαχτυλίδια του Κρόνου που εξαφανίζονται. Μετά από αυτό, προχώρησε στη δημιουργία animations και με άλλες διαστημικές έννοιες, τις οποίες είναι εξαιρετικά δύσκολο να αντιληφθούμε, συμπεριλαμβανομένου ενός βίντεο που απεικονίζει τις ταχύτητες περιστροφής και τα μεγέθη των πλανητών. Είπε ότι "συγκέντρωσε εκατομμύρια θεατές" όταν το δημοσίευσε στο Twitter.
Οι πρόσφατες προσπάθειες του O'Donoghue εστιάστηκαν σε τρία διαφορετικά σενάρια ταχύτητας του φωτός, για να εκφράσει με το τρόπο αυτό πόσο γρήγορα μπορεί να είναι (και πόσο οδυνηρά αργά) τα φωτόνια.
Πόσο γρήγορα ταξιδεύει το φως σε σχέση με τη Γη
Ένα από τα πρώτα κινούμενα γραφικά του O'Donoghue δείχνει πόσο γρήγορα κινείται το φως σε σχέση με τη Γη.
Η Γη έχει περίμετρο 40.075 χιλιόμετρα (24.901 μίλια) γύρω από το κέντρο της. Αν ο κόσμος μας δεν είχε ατμόσφαιρα (η οποία αντανακλά και επιβραδύνει ελαφρά το φως), ένα φωτόνιο το οποίο "γλιστρά" στην επιφάνεια της θα μπορούσε να περιστρέφεται γύρω από τον Ισημερινό 7,5 φορές το δευτερόλεπτο.
Σε αυτή την απεικόνιση, η ταχύτητα του φωτός φαίνεται αρκετά γρήγορη - αν και το βίντεο αυτό δείχνει πόσο πεπερασμένη είναι
Σε ένα δεύτερο animation από τον O'Donoghue, το πλάνο ανοίγει ώστε να φαίνεται το σύστημα Γης - Σελήνης.
Κατά μέσο όρο, μεσολαβούν περίπου 238.855 μίλια (384.400 χιλιόμετρα) μεταξύ του πλανήτη μας και του φυσικού μας δορυφόρου.
Αυτό σημαίνει οτι το φως του φεγγαριού που βλέπουμε είναι 1.255 δευτερόλεπτα στο παρελθόν, και ενα ταξίδι με επιστροφή μεταξύ της Γης και Σελήνης με τη ταχύτητα του φωτός διαρκεί περίπου 2,51 δευτερόλεπτα.
Ωστόσο, το χρονικό αυτό διάστημα αυξάνεται κάθε μέρα, καθώς η Σελήνη απομακρύνεται από τη Γη με ρυθμό περίπου 1,5 ίντσες (3,8 εκατοστά) το χρόνο. (Το φεγγάρι συνεχώς απομυζά δύναμη από την περιστροφική ενέργεια της Γης λόγω της παλιρροϊκής τριβής του με τους ωκεανούς της Γης, οδηγώντας την τροχιά της Σελήνης σε ολοένα και μεγαλύτερη απόσταση από τη Γη).
Πόσο γρήγορα ταξιδεύει το φως μεταξύ της Γης και του πλανήτη Άρη
Το τρίτο animation του O'Donoghue σχετικά με την ταχύτητα του φωτός, παρουσιάζει την πρόκληση που αντιμετωπίζουν πολλοί πλανητικοί επιστήμονες σε καθημερινή βάση.
Όταν η NASA προσπαθεί να επικοινωνήσει ή να κατεβάσει δεδομένα από ένα διαστημικό σκάφος, όπως το InSight το οποίο βρίσκεται στον πλανήτη Άρη, μπορεί να κάνει κάτι τέτοιο μόνο με την ταχύτητα του φωτός. Αυτή η ταχύτητα όμως είναι πολύ αργή για τη λειτουργία ενός διαστημικού σκάφους σε ζωντανή σύνδεση (live mode) όπως ίσως θα κάνατε με ένα τηλεκατευθυνόμενο αυτοκίνητο εδώ στη Γη. Επομένως, οι εντολές θα πρέπει να μελετηθούν προσεκτικά, να είναι προπαρασκευασμένες, και να στοχεύσουν στην ακριβή τοποθεσία τον ακριβή χρόνο ώστε να μην αστοχήσουν.
Η ταχύτερη επικοινωνία μεταξύ της Γης και του πλανήτη Άρη είναι όταν οι δύο πλανήτες βρίσκονται στο πλησιέστερο σημείο μεταξύ τους (closest approach), ένα γεγονός το οποίο συμβαίνει κάθε δύο χρόνια. Κατά μέσο όρο, η κοντινότερη απόσταση στη καλύτερη περίπτωση είναι περίπου 33,9 εκατομμύρια μίλια (54,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα).
Όπως μας δείχνει το διάρκειας 60 δευτερολέπτων πλήρες βίντεο του O'Donoghue στο YouTube, το φως χρειάζεται 3 λεπτά και 2 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψει από τη Γη στον Άρη κατά την πλησιέστερη προσέγγιση των δύο πλανητών. Αυτό σημαίνει ένα ταξίδι έξι λεπτών και τεσσάρων δευτερόλεπτων για μια αμφίδρομη διαδρομή, "πηγαινέλα" που λέμε, με την ταχύτητα του φωτός.
Κατά μέσο όρο, ο Άρης απέχει περίπου 158 εκατομμύρια μίλια από τη Γη, οπότε η μέση αμφίδρομη επικοινωνία διαρκεί περίπου 28 λεπτά και 12 δευτερόλεπτα.
Η ταχύτητα του φωτός γίνεται ολοένα και πιο "αργή" σε μεγάλες από τη Γη αποστάσεις
Η δυσκολία κίνησης της πεπερασμένης ταχύτητας του φωτός γίνεται ιδιαίτερα προκλητική για την διαστημοσυσκευή Νέοι Ορίζοντες, η οποία βρίσκεται πλέον πλέον πάνω από 4 δισεκατομμύρια μίλια από τη Γη, και για τα διαστημόπλοια Voyager 1 και 2, το καθένα από τα οποία έχει φτάσει στο διαστρικό χώρο (το διάστημα ανάμεσα στο Ηλιακό μας χώρο και το διαγαλαξιακό μέσο).
Η κατάσταση γίνεται εντελώς "καταθλιπτική" όταν αρχίζετε να παρατηρήτε έξω από το Ηλιακό μας σύστημα. Ο κοντινότερος γνωστός εξωπλανήτης, ο οποίος ονομάζεται Εγγύτατος Κενταύρου b (Proxima b), απέχει περίπου 4,2 έτη φωτός από εμάς (απόσταση περίπου 24,7 τρισ. Μιλίων ή 39,7 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα).
Ωστόσο, το ταχύτερο διαστημόπλοιο που έχει ποτέ κατασκευαστεί είναι το Parker Solar Probe της NASA με ταχύτητα περίπου 213.200 μίλια την ώρα. Με αυτή την ταχύτητα, θα χρειάζονταν 13.211 χρόνια για να φτάσει στον Εγγύτατο Κενταύρου !
Το πρόγραμμα Breakthrough Starshot οραματίζεται έναν τρόπο αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος της ταχύτητας. Το σε βάθος δεκαετιών σχέδιο είναι να κατασκευάσει και να βάλει σε πτήση μικροσκοπικά "νάνο-οχήματα" τα οποία θα φθάσουν ή και θα προσπεράσουν τέτοιους εξωπλανήτες, μέσω ώθησης από υπερβολικά ισχυρές εκρήξεις λέιζερ, σε μια ιδανική προβλεπόμενη ταχύτητα 20% της ταχύτητας του φωτός. Ωστόσο, η ιδέα αυτή είναι ακόμα θεωρητική, μπορεί τελικά να καταλήξει να μην λειτουργήσει, αλλά και αν ακόμα σημειωθεί επιτυχία στο εγχείρημα αυτό, μιλάμε για μια ταχύτητα ενός κλάσματος της ταχύτητας του φωτός.
Το διάστημα είναι απίστευτα τεράστιο. Αν και το Σύμπαν έχει ηλικία περίπου 13,77 δισεκατομμυρίων ετών, οι άκρες του είναι περίπου 45,34 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, και αυξάνονται διαρκώς λόγω της λεγόμενης "Διαστολής του Σύμπαντος".
Αυτό είναι πάρα πολύ για να το περιγράψουμε σε μια απλή κινούμενη εικόνα. Μια απεικόνιση όμως πλησιάζει αρκετά: η εικόνα αυτή δημιουργήθηκε από τον μουσικό, τον Pablo Carlos Budassi, ο οποίος συνδυάζει λογαριθμικούς χάρτες του σύμπαντος από το Πανεπιστήμιο Princeton και εικόνες από τη NASA για να καταγράψει όλα αυτά σε μία εικόνα.
Αρχική δημοσίευση: Business Insider.
Αρθρογράφος: DAVE MOSHER, BUSINESS INSIDER
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία
και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας
εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα
αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την
σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.