月食是怎么产生的 是谁遮住了月亮女神的面容?
据目前所知,宇宙是浩瀚无限的,每逢夜晚,星星的光芒点点,殊不知这些光芒是耗费了多少时间才到达我们地球,而小编一直对太空充满向往和憧憬,今天你们就和小编一起研究吧!
1676年丹麦天文学家欧尔克里斯琴森罗默首次发现,光以有限但非常高的速度行进。如果你观察木星的卫星,你就会注意到,它们不时地从视野中消失,这是因为它们走到这颗巨大行星的背后。这些木星卫星的月食应该以规则的时间间隔发生,但是罗默观测到这些月食并没有以相等的时间间隔发生。卫星在它们的轨道上,是否不知怎么有时加快,有时慢呢?
他给出了另外的解释。如果光以无限的速度行进,那么我们就会在月食发生的同一时刻,在地球上看见它们以规则的间隔发生,犹如宇宙之钟的滴答声。由于光在同一时刻穿越任何距离,无论木星靠近或者离开地球,这种情形都不会改变现在想象光以有限速度行进。如果这样的话,我们将在每次月食发生之后的某一时间看到它。这个延迟依赖光速,以及木星和地球的距离。如果木星不改变它离开地球的距离,则每一次对月食延迟的时间都会是相同的。然而,木星有时运动得离地球更近。在这种情形下,从每次接续月食来的“信号”行进的距离越来越短,这样它比木星若保持在常数距离时来的信号不断提早地到达。
由于类似的原因,当木星从地球退离我们看到月食比预料的不断地延后。这种提早或延迟到达的程度依光速而定,而这就允许我们去测量它。这正是罗默所做的。他注意到,在一年里,当地球接近木星轨道时,木星的一个卫星的月食出现提早,而当地球离开时推迟出现,而且他利用这个差计算出光速。然而,他不能很精确地测量地球离开木星距离的变化与光速的现代每秒186600里的值相比,他的光速的值为每秒140600里。尽管如此,罗默不仅证明了光以有限的速度行进,而且还测量了那个速度,其成就是卓越的,要明白,这是在牛顿发表《自然哲学的数学原理》之前11年进行的。
1865年英国物理学家詹姆斯克拉克麦克斯韦提出了一个理论,它成功地统一了直到那时用来描述电力和磁力的部分理论。这时我们才得到了光传播的正确理论。虽然在古代人们就知道电和磁,但是直到18世纪,英国化学家利卡文迪许和法国物理学家查尔斯奥古斯丁库仑才建立了制约两个带电物体之间电力的定量定律。几十年之后,在19世纪早期,一些物理字家建立了磁力的类似定律。麦克斯韦在数学上证明了,这些电力和磁力不是由粒子之间相互直接作用引起的;而是每个电荷和电流在周围空间产生一个场,场将力作用在位于那个空间内的其他每一个电荷和电流上,他发现每一个单独的场都携带电力和磁力,这样电和磁都是同一个力的不可分离的方面。他把这个力称做电磁力,而携带它的场称做电磁场。
麦克斯韦方程预言,在电磁场中可能存在波状的微扰,这些微扰以固定的速度行进,正如池塘水面的涟漪那样。当他计算这一速度时,发现它和光速恰好一致!今天我们知道,当麦克斯韦波的波长在百万分之四十厘米至百万分之八十厘米之间时,人眼可以把它作为光看到。(波是一串连续的波峰和波谷;波长是波峰或波谷之间的距离。)波长比可见光波长更短的波称为紫外线、X射线以及伽马射线。具有更长波长的波称为射电波(1米或更长)、微波(1厘米左右)或者红外线(比万分之一厘米短,但比可见光的波长长)。麦克斯韦理论意味着,射电或者光波以某种固定速度行进。这很难和牛顿理论中不存在静止的绝对标准的观点相和谐。
因为如果不存在这样的标准,关于物体速度就不可能存在普适的意见。为了理解其中的原因,再次想象你在火车上打乒乓球。如果你把球击到火车的前面,你的对手测量到球的速度为每小时10英里,那么你可以预料到,在站台上的一个观察者发觉球以每小时100英里速度运动—其中每小时10英里是它相对于火车的运动,加上每小时9英里是火车相对于站台的运动。球的速度是多少呢,每小时10英里还是100英里?你如何定义它—相对于火车呢,还是相对于地面?你不能在没有绝对静止的标准下指定球的绝对速度。可以同样合理地说,同一个球具有任何速度,这依赖于测量该速度的参考系。
根据牛顿理论,以上论述对于光也应该是成立的。那么,对麦克斯韦理论中的光波以某一固定的速度行进,这意味着什么?为了让麦克斯韦理论和牛顿定律相协调,人们提出存在一种称为以太的物质,它无所不在,甚至存在于“空虚的”真空中。以太观念对于科学家还有某种额外的吸引力,他们觉得正如水之于水波或者空气之于声波,毕竟需要某种煤介去负载电磁能的波动。按照这种观点,光波通过以太行进,正如声波通过空气行进一样,因此从麦克斯韦方程推出它们的“速度”必须相对于以太来测量。
按照这个观点,不同观察者会看到,光以不同的谏度射向他们,但是光相对于以太的速度将保持不变人们可以检验这个思想,想象从某个光源发射出光。根据以太理论,光以光速穿越以太行进,如果你穿过以太向它运动,你趋近光的速度将是光通过以太的速度和你穿过以太的速度之和。光将比假设你不动或者你沿着其他方向运动更快地超近于你。然而,因为和我们对着光源运动的速度相比较,光的速度如此之巨大,所以测量这个速度差异的效应非常困难。
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