Iz nauke o svetlosti/3

←2

Iz nauke o svetlosti  (1895)  Pisac: Đorđe Stanojević Brzina svetlosti

4→

Stanojević, Đorđe (1895). Iz nauke o svetlosti. Beograd: Srpska književna zadruga. Državna štamparija Kraljevine Srbije

BRZINA SVETLOSTI

U običnom se životu misli, da se svetlost, kad na jednom mestu postane, istoga trenutka vidi ma sa koje daljine; drugim rečima drži se, da se svetlost prostire trenutno na sve daljine tj. da joj je brzina beskrajno velika. Tako su mislili svi stari naučnici sve do XVII veka, kad se doznalo da se svetlost ne prostire trenutno ili beskrajno brzo, već sa izvesnom istina vrlo velikom ali opet ne beskrajnom brzinom.

Prvi put se doznalo da se svetlost ne prostire trenutno izvesnim astronomskim posmatranjima, koja ćemo malo čas opisati. Samo da bi nam stvar bila jasnija, uzećemo prethodno ovakav jedan primer.

Recimo da smo namestili 4–5 gomila baruta, od kojih ćemo tačno svakih deset minuta po jednu upaliti. Ako neko sa ma kakve daljine posmatra svetlost, koju će svaka ona upaljena gomila baruta dati, on će opaziti, strana 66 da između svake dve pojave svetlosti prođe tačno 10 minuta. Tako će se stvar desiti, pa bila brzina svetlosti slaba, ili velika, ili čak i beskrajna, samo ako posmatrač ostane uvek na istom mestu.

Ali ako posmatrač vidi svetlost od prve gomile sa izvesnog mesta, pa dok se upali druga gomila on ode dalje, onda će očevidno drugu svetlost videti ne posle 10 minuta već docnije, i to u toliko docnije, u koliko je dalje otišao. Ako produži svoje udaljavanje, on će treću svetlost videti ne deset minuta posle druge, nego malo docnije itd. Ako se posmatrač udaljava železnicom, pa, dok se upali peta gomila baruta, ode 40 kilometara dalje no što je bio, kad je prvu zapaljenu gomilu video, onda, ako nađe da između četvrte i pete pojave svetlosti prođe ne tačno 10 minuta već recimo 10 minuta i dve sekunde, moramo zaključiti, da se za te dve sekunde svetlost odocnila, jer je imala da pređe sada 40 kilometara duži put nego u početku. Tako bismo od prilike doznali, da je brzina svetlosti u sekundi 20 kilometara.

Prava brzina svetlosti je mnogo veća od 20 kilometara u sekundi, i za to nam takve probe ne bi poslužilo da odredimo na zemlji brzinu svetlosti. Među tim se nešto nalik na opisano povremeno javljanje svetlosti dešava na nebu i to kod pomračenja Jupiterovih pratilaca.

Planeta Jupiter, koja je najveća planeta u našoj sunčanoj sistemi, ima oko sebe pet strana 67 većih i manjih, bližih i daljih pratilaca ili meseca. Pa kao god što se naš mesec pomračava, kad uđe u senku zemljinu, tako se isto pomračavaju i Jupiterovi meseci, kad uđu u senku, koju on za sobom baca.

Kod onih pratilaca Jupiterovih, koji su mu bliži, pomračenja se dešavaju vrlo često i lako se mogu durbinima posmatrati sa zemlje. Dok nisu pomračeni, oni se vide kao male svetle tačke, koje na jedan put nestanu, kad uđu u njegovu senku, pa se opet pojave, kad iz nje iziću. Najzgodniji je za ta posmatranja do skora prvi (a sada, kako je pre kratkog vremena, 1892 godine, pronađen još jedan bliži, on je postao drugi) Jupiterov pratilac, koji se oko njega okrene za 42 sata 27½ minuta (tačno 27 minuta 33·51 sekunada).

Sl. 32.

Kad je zemlja ispred sunca i prema Jupiteru u T (sl. 32), ondaje Jupiter u j, a njegov pratilac u E ulazi u senku, te se pomračava. Posle 42½ sahata od prilike on svrši strana 68 svoj ceo put oko Jupitera po označenom krugu i opet je u istom položaju da ponovo uđe u senku. Prema tome lako je odrediti za jednu godinu, kad će se taj Jupiterov pratilac pomračavati, a takve su tablice bile već odavno utvrđene za ovjaku godinu.

Danski astronom Remer, posmatrajući 1675 godine pomračenja toga Jupiterova pratioca, nađe da se ta pomračenja ne dešavaju po tablicama ranije proračunatim, nego da se zbivaju sve docnije u koliko zemlja, po svojoj putanji obilazeći oko ounca, ide dalje od Jupitera. Najveće se zadocnjenje opaža, kad je zemlja na suprotnoj strani od sunca u T' i ono iznosi 16 minuta i 26·5 sekunada. To znači, kad se odredi vreme koje proteče između dva pomračenja Jupiterova pratioca, kad je zemlja u T, pa se posle 6 meseca (kad zemlja dođe u T') opet posmatraju pomračenja toga pratioca, onda se nalazi, da se ona za 16 minuta i 26·5 sekunada docnije zbivaju nego što je to bilo pre šest meseca (kad je zemlja bila u T). Kad zemlja iz T' produži svoj put prema položaju T, pomračenja se Jupiterova pratioca dešavaju ranije i ranije i kad zemlja posle daljih šest meseca ponova doće u T, ona se onako isto zbivaju, kao i pre jedne godine.

Ovo odocnjavanje pomračenja Jupiterova pratioca u svemu nas opominje na ono odocnjavanje, o kome smo malo čas govorili, kad smo palili one gomile baruta i pustili posmatrača, da se od njih sve većma udaljuje. U strana 69 mesto baruta ovde imamo pomračavanje Jupiterovta pratioca, koje se vrlo pravilno ponavlja svaka 42·5 sata. Posmatrač se ovde sa zemljom zajedno udaljuje neprestano za prvih šest meseca, usled čega se pomračenja sve docnije dešavaju, dok najzad to zadocnjenje ne iznese punih 16 minuta i 26·5 sekunada Pa kako se Jupiter vrlo skoro kreće (u poređenju za zemljom) to se on za šest meseca premesti tek iz T u T' dok je zemlja, kao što smo videli, za isto vreme prešla iz j u j'. To znači, sada svetlost ima mnogo duži put (za ceo prečnik zemljine putanje) da pređe, nego kad je zemlja u j', usled čega mora da nastupi zadocnjenje.

Brzina se svetlosti može sad lako odrediti, kad se zna prečnik zemljine putanje; valja samo taj prečnik, izražen kilometrima, podeliti sa 16 minuta i 26·5 sekunada, ili, što je sve jedno, sa 986·5 sekunada, pa dobiti brzinu svetlosti u jednoj sekundi, izraženu takođe kilometrima.

Kad se svrši taj račun, koji je kao što se vidi vrlo prost, onda izlazi, da je brzina svetlosti za sekundu u okrugloj cifri:

300.000 kilometara.

Ova metoda određivanja brzine svetlosti i ako je bila prva, nije u isti mah i jedina. Jer pedeset godina docnije, drugi jedan astronom, Englez Bradlej, odredio je brzinu svetlosti zvezda na sasvim drugi način, pa je našao u glavnome istu cifru, kaku smo gore strana 70 naveli. Izvesna razlika u brojevima, iznoseći samo jedan od sto, mogla je postati usled nesavršenosti astronomskih posmatranja onoga doba, ali sličnost brojeva potvrđivala je istinu, da se svetlost ne prostire trenutno, već da i njoj treba izvesno vreme da pređe duge prostorije nebeske.

I ako je brzina svetlosti ogromna — 600.000 puta veća od brzine topovskog đuleta — ipak se ta brzina može odrediti i na zemlji na srazmerno kratkim odstojanjima, kao što su to i učinili francuski fizičari Fizo i Korni. Na posletku je opet francuski jedan fizičar Fuko (Faucault) našao načina, da izmeri brzinu svetlosti u jednoj običnoj sobi, i da nađe čak i onu malu razliku u brzini svetlosti, kad ona ide kroz vazduh i kad prolazi kroz vodu.

I ako su svi ti načini određivanja brzine svetlosti između sebe sasvim različni, ipak — a to je vrlo važno — svi su oni dali jednu istu srednju brzinu svetlosti i to onu, koju smo gore ispisali, i o kojoj ne može biti nikakve sumnje.

Da vidimo sad, kakve posledice nastupaju usled brzine svetlosti.

Pre svega da naglasimo odmah da je brzina svetlosti najveća brzina, sa kojom se u nauci sretamo. Samo se brzina elektriciteta sa njom ravna. Obe su te brzine tako velike, da ih teško možemo na drugi način pojmiti sem upoređivanjem sa drugim nama poznatim brzinama. Najveća brzina, koju u običnom životu strana 71 možemo videti, jeste bez sumnje brzina topovskih metaka. Topovsko đule od 12 kilograma težine izlazi iz topa, koji je napunjen sa 6 kilograma baruta, brzinom od 500 metara u prvoj sekundi. I kad bi to đule moglo produžiti svoj put istom brzinom do sunca, ono bi tamo stiglo tek posle devet i po godina. Svetlost pak sa sunca dođe na zemlju za 8 minuta i 13 sekunada.

Nebeske se prostorije mere istim merama kao i prostori na našoj zemlji, tj. kilometrima. Ali dok nam ovde stižu hiljade kilometara, dotle su za daljine nebeskih tela miliarde, pa i bilioni, suviše sitne veličine. S toga se iskazuju nebeske daljine novom jednom jedinicom i to brzinom svetlosti. U mesto da se kaže, da je recimo sunce udaljeno od zemlje 150 miliona kilometara, može se reći da svetlosti treba, kao što videsmo, 8 minuta i 13 sekunada da sa njega dođe na zemlju. Među tim ta je daljina srazmerno mala prema ostalim nebeskim daljinama. Jer najbliža zvezda (posle sunca) toliko je od zemlje daleko, da njenoj svetlosti treba 4½ godine. Sirijus, najlepša zvezda našem zimnjem nebu, mnogo je dalji; njegovoj svetlosti treba skoro devet godina, dok stigne na zemlju. Severnjača je još dalja; svetlost, koja sa nje polazi, stiže na zemlju tek posle 46·5 godina. Ko bi hteo tu daljinu da predstavi kilometrima, valja da pretvori 46·5 godina u sekunde i njih da pomnoži sa 300.000.

strana 72 I to su zvezde srazmerno bliske; to je daljina zvezda srazmerno velikih. S onih zvezda, koje se jedva vide golim okom, svetlost dolazi tek za 225 godina. Drži se, da sa zvezda u kumovskoj slami svetlost stigne na zemlju tek posle 4000 godina, prelazeći naravno svake sekunde 300.000 kilometara.

I zbog toga što se svetlost ne prostire trenutno, što joj treba izvesno dugo vreme da pređe velike daljine, zbog toga mi ne vidimo nebo onako, kako je ono, kad ga gledamo. Ovoga trenutka vidimo na primer mesec onakav, kakav je bio pre jedne sekunde i četvrt (jer svetlost sa meseca stigne za 1¼ sekundu); jednu zvezdu vidimo onakvu, kakva je bila pre 5, neku drugu pre 10, 50, 100 itd. godina. Kad bi se sa severnjače mogli videti pojedini događaji na našoj zemlji, sada bi tamošnji posmatrači gledali ono, što se na zemlji dešavalo 1848 i 1849 godine.

Prema svemu tome nebo ne samo da ne izgleda onako, kako nam se čini, kad ga gledamo, već ono celo nije takvo bilo ni u jednom izvesnom dobu; ono nam se pokazuje u isti mah u više doba ili još bolje u skoro beskrajno mnogo doba. Svaka se gotovo zvezda vidi u drugom vremenu; jedna se vidi onakva, kakva je bila u dobu Omirovu, neka druga je iz doba Nemanića, a treća iz vremena Hajduk-Veljkova. Isto je to i sa ugašenim zvezdama. Sigurno će biti među zvezdama, koje danas gledamo, i po gdekoja već davno ugašena; ali njen poslednji zrak još nije stigao strana 73 na zemlju i zato ona još svetli za nas. Prema daljini njihovoj takve će zvezde još stotine ili hiljade godina svetliti, i ako svetlost sa njih više ne polazi, jer poslednjem njihovom zraku treba toliko godina, da nam javi o katastrofi onih tela, sa kojih je pošao.

Evo kako Humbolt piše o toj stvari: „Sve što vidimo na nebu pripada u samoj stvari epohama mnogo ranijim od onih, kad su svetli zraci objavili njihovo biće stanovnicima zemljinim; to su kao glasovi iz prošlosti, koji nam sada stižu. Sasvim je istina, kad se kaže da smo našim velikim durbinima prodrli u isti mah i u prostor i u vreme. Mi zaista merimo jedno drugim; jedan sahat hoda za svetlost iznosi 110 miliona miriametara. Dok su se u Teogoniji Heziodovoj vasionske dimenzije merile padanjem tela („za devet dana i devet noći samo, nakovanj nebeski pao je s neba na zemlju“), dotle je Heršel cenio, da svetlost, koju šalju one jedva vidljive nebeske magline u njegovu teleskopu od 40 stopa, valja da utroši blizu dva miliona godina, dok dođe do nas. I tako je vrlo mnogih pojava već davno nestalo, a naše ih oči još nisu doznale; vrlo su se mnoge promene, koje mi još ne vidimo, odavna na nebu izvršile.“