LICHTGESCHWINDIGKEIT

Lichtgeschwindigkeit

Als Lichtgeschwindigkeit wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum innerhalb 1 Sekunde bezeichnet. Sie zählt zu den fundamentalen Naturkonstanten, also eine physikalische Grösse,  deren Wert sich weder beeinflussen lässt, noch räumlich oder zeitlich verändert. Als Formelzeichen wird der Buchstabe c verwendet.

Das Licht legt in einer Sekunde die Strecke von 299‘792‘458 Metern zurück. Das sind in 1 Stunde 1‘079‘252‘848,8 km oder in einem Jahr ca. 9‘460‘730‘472‘581 km. Das sind Grössen, die unser Gehirn nicht mehr verarbeiten oder sich gar vorstellen kann.

Deshalb wird vereinfacht eine Lichtsekunde mit 300‘000 km gerechnet, was in etwa der Distanz zwischen Erde und Mond entspricht. Um die unendlich weiten Distanzen in unserem Universum zu beschreiben, wird für die Öffentlichkeitsarbeit das Lichtjahr verwendet.

Wissenschaftler rechnen jedoch in einer anderen Einheit, nämlich in Parsec (Parallaxen-sekunde), wobei ein Parsec  ca. 3,26 Lichtjahren entspricht.

Um diese ungeheure Geschwindigkeit etwas zu verdeutlichen, hier der Vergleich mit ein paar uns bekannten Fortbewegungsarten:

Neben dem Licht breiten sich auch andere elektromagnetische Wellen, wie z.B. Funk oder Telefonie, mit Lichtgeschwindigkeit aus. Das erklärt auch, weshalb wir mit jemandem in Australien telefonieren oder Funkkontakt haben können und eigentlich keine Zeitverzögerung in der Kommunikation feststellen können.

Bisher kennt die Wissenschaft keine höhere Geschwindigkeit als die Lichtgeschwindigkeit.

Messungen zur Lichtgeschwindigkeit fanden schon im frühen 17. Jahrhundert statt, jedoch  glaubten viele der Gelehrten, dass es keine „Lichtgeschwindigkeit“ gäbe; sie nahmen an, dass sich Licht über eine beliebige Entfernung ohne Zeitverlust ausbreitet. Galileo hatte daran Zweifel und so hat er versucht, die Ausbreitung des Lichtes zu messen. Jedoch war dies mit den ihm zu dieser Zeit zur Verfügung stehenden Mittel unmöglich.

Die Lichtgeschwindigkeit wurde dann zum ersten Mal im Jahre 1676 gemessen. Der dänische Astronom Ole Rømer führte extrem sorgfältige Beobachtungen des Jupitermondes Io durch (der kleine Punkt in der Bildmitte) und stellte fest, dass Io genau 1,76 Tage für einen Umlauf um Jupiter brauchte. Da die Zeit für eine Umrundung immer die gleiche ist, erwartete Rømer, dass er die Bewegung des Mondes sehr genau vorhersagen könnte. So war er denn überrascht, als der Mond nicht immer genau dann hinter dem Jupiter hervorkam, wenn er es erwartet hätte. Zu bestimmten Zeiten im Jahr erschien Io etwas früher, zu anderen Zeiten etwas später. Aus der scheinbaren Veränderung der Zeit des Erscheinens von Io und der jahreszeit-lichen Änderung des Abstandes zwischen Erde und Jupiter konnte Rømer  einen Zahlenwert für die Lichtgeschwindigkeit ausrechnen und er fand etwa 300‘000 km pro Sekunde.

Heutige technische Möglichkeiten erlauben eine unglaubliche Genaugkeit. Beispielsweise  haben Astronauten auf dem Mond einen Spiegel an einem Felsen angebracht; mit einem Laserstrahl können Wissenschaftler von der Erde aus auf diesen Spiegel schießen und die Zeit messen, die der Puls unterwegs ist, bis er wieder auf der Erde eintrifft, das sind etwa zweieinhalb Sekunden. Und jeder, der irgendwie, irgendwo, mit irgendeiner Methode die Lichtgeschwindigkeit misst, erhält das gleiche Resultat: ein kleines bisschen weniger als 300.000 Kilometer pro Sekunde.

Interessant ist, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht vom Bewegungszustand des zur Messung verwendeten Senders oder Empfängers abhängt, d.h. sie ist unabhängig davon ob sich die Quelle des Lichtes bewegt oder nicht. Die Geschwindigkeit des Lichts bleibt immer die gleiche.  Aus dieser Feststellung entwickelte Albert Einstein die Relativitätstheorie. Diese besagt, dass die Vakuumlichtgeschwindigkeit eine unüberwindbare Geschwindigkeitsgrenze für die Bewegung von Masse oder Übertragung von Energie im Universum darstellt. Nur Teilchen ohne Masse, wie z.B. die Photonen, bewegen sich mit dieser Geschwindigkeit. Alle mit Masse behafteten Teilchen bewegen sich langsamer.

Die Wissenschaft beschäftigt sich natürlich auch mit Teilchen, die sich mit Überlichtge-schwindigkeit bewegen sollen. Genannt werden diese hypothetischen Teilchen Tachyonen.

Ein Neutrino soll den Physikern zu Folge ein Tachyon sein. Mit solchen Teilchen beschäftigt man sich z.B. am CERN in Genf.

(Bildquelle: spacetelescope.org)

Und hier noch ein interessanter Link mit einer Erklärung zur Lichtgeschwindigkeit:

http://www.prosieben.ch/tv/galileo/videos/2012260-lichtgeschwindigkeit-clip

Heidi, HB9GHK 01. April 2017