http://blog.sina.com.cn/s/blog_8eb4903a01014s5i.html 第一個成功地進行光速測量的是丹麥天文學家羅默。他觀察木星時發現每隔一定周期會出一次衛星食,而衛星食的時間間隔卻有長短,他以光傳播速度有限來解釋這個現象。所謂衛星食就是木星的衛星繞木星公轉時,當木星位處於衛星和太陽中間時,會發生木星的衛星食(就像月亮有月食一樣),木星的衛星繞木星公轉一周會消失在木星的影内一次,二次消失所經歷的時間即為衛星的公轉周期。木星衛星公轉周期不是恆定不變的,當地球遠離木星運行時周期略長;反之,地球接近木星運行時周期略短。地球並不能影響木星衛星的運動,地球上的人觀察木星衛星公轉周期之所以有變化,乃因當地球背離木星運行時,從木星衛星發出的光要多走一段路程,因此光不是瞬間傳播的,而是需要時間。羅默對木星衛星食周期進行了長期觀察,求得的光速為2.15×108公尺/秒,即每秒21.5萬公里。雖然這個數值並不精確,但得出光速是有限的結論是一個重大的貢獻。
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1672年羅慕爾到巴黎,在新的皇家天文臺工作。這期間他注意到木星掩木衛經歷的時間,在地球距木星近時時間較短,距離遠時時間較長。他正確的推算出,這是穿過地球和木星間增大的距離所需時間延長引起的。1676年宣佈,根據觀測,光速是每秒215000公里。
1675年某一天的夜晚,羅默在巴黎用望遠鏡看著木星的衛星:伊奧(Io)、歐羅巴(Europa)、甘尼米德(Ganymede)、卡利斯多(Callisto),這四顆西元1610年由伽利略發現的衛星。他同時留下記錄,伊奧環繞木星一次需要的時間是四十二個小時;半年後的某一天,他又看著伊奧,結果發現了不可思議的現象:伊奧環繞木星一圈需要的時間居然是四十二個小時又二十分鐘。
羅默推論:地1到木1的距離和地2到木2的距離約差了二個天文單位,光線走這段路程約需20分鐘吧!西元1675年的時候,人們以1億2千萬公里為地球到太陽的距離,所以每秒光速是:1億2千萬公里×2÷20分÷60秒=21萬公里。
用現今的天文軟體回溯到1675年6月21日的時候,地球離木星有4.3086天文單位(35.84光分),12月20日的時候地球離木星的距離是6.2082天文單位(51.63光分);6.2082-4.3086=1.8996(天文單位),相當於地1到地2的距離;51.63-35.84=15.79(光分) 相當於地1到地2的距離以光速來計算。若以現今的資料1天文單位的距離是1億4959萬公里來計算,可以算出光速每秒約是1.4959億公里×1.8996÷15.79÷60=29萬公里,果然和現今的數據每秒30萬公里,相距不遠。
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投稿類別:物理類篇名: 光速測量歷史淺談作者: 李建勳