Semua Tentang Kecepatan Cahaya dan Apa Itu Mengukur

Cahaya bergerak melalui alam semesta dengan kecepatan yang bisa diukur oleh para astronom. Faktanya, kecepatan cahaya adalah batas kecepatan kosmik, dan tidak ada yang diketahui bergerak lebih cepat. Seberapa cepat cahaya bergerak? Batas ini dapat diukur dan juga membantu mendefinisikan pemahaman kita tentang ukuran dan usia alam semesta.

Cahaya bergerak cepat, pada kecepatan 299, 792, 458 meter per detik. Bagaimana ini bisa dilakukan? Untuk memahami itu, sangat membantu untuk mengetahui apa sebenarnya cahaya itu dan itu sebagian besar merupakan penemuan abad ke-20.

Sifat cahaya adalah misteri besar selama berabad-abad. Para ilmuwan kesulitan memahami konsep gelombang dan sifat partikelnya. Jika itu adalah gelombang, apa yang disebarkannya? Mengapa kelihatannya berjalan dengan kecepatan yang sama di semua arah? Dan, apa yang bisa diketahui oleh kecepatan cahaya tentang kosmos? Baru setelah Albert Einstein menggambarkan teori ini relativitas khusus

Sering dinyatakan bahwa kecepatan cahaya adalah konstan dan tidak ada yang dapat bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Ini bukan sepenuhnya tepat. Nilai 299.792.458 meter per detik (186.282 mil per detik) adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara. Namun, cahaya sebenarnya melambat saat melewati media yang berbeda. Misalnya, ketika bergerak melalui kaca, ia melambat sekitar dua pertiga dari kecepatannya dalam ruang hampa. Bahkan di udara pun hampir ruang hampa, cahaya sedikit melambat. Saat bergerak melalui ruang, ia bertemu awan gas dan debu, serta medan gravitasi, dan itu dapat mengubah kecepatan sedikit. Awan gas dan debu juga menyerap sebagian cahaya saat melewatinya.

Fenomena ini berkaitan dengan sifat cahaya, yang merupakan gelombang elektromagnetik. Ketika merambat melalui suatu bahan, medan listrik dan magnetnya "mengganggu" partikel bermuatan yang bersentuhan dengannya. Gangguan ini kemudian menyebabkan partikel memancarkan cahaya pada frekuensi yang sama, tetapi dengan pergeseran fasa. Jumlah dari semua gelombang yang dihasilkan oleh "gangguan" ini akan mengarah ke gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang sama dengan cahaya asli, tetapi dengan panjang gelombang yang lebih pendek dan, karenanya kecepatan yang lebih lambat.

Menarik, secepat cahaya bergerak, jalurnya dapat ditekuk saat melewati daerah di ruang angkasa dengan medan gravitasi yang intens. Ini cukup mudah terlihat di kluster galaksi, yang mengandung banyak materi (termasuk materi gelap), yang membelokkan jalur cahaya dari objek yang lebih jauh, seperti quasar.

Teori fisika saat ini meramalkan bahwa gelombang gravitasi juga bergerak dengan kecepatan cahaya, tetapi ini tetap dikonfirmasi ketika para ilmuwan mempelajari fenomena gelombang gravitasi dari menabrak lubang hitam dan neutron bintang. Kalau tidak, tidak ada benda lain yang bergerak secepat itu. Secara teoritis, mereka bisa mendapatkan dekat dengan kecepatan cahaya, tetapi tidak lebih cepat.

Satu pengecualian untuk ini mungkin ruang-waktu itu sendiri. Tampaknya jauh galaksi bergerak menjauh dari kita lebih cepat dari kecepatan cahaya. Ini adalah "masalah" yang masih coba dipahami oleh para ilmuwan. Namun, satu konsekuensi yang menarik dari hal ini adalah bahwa sistem perjalanan didasarkan pada gagasan a warp drive. Dalam teknologi seperti itu, pesawat ruang angkasa berada pada posisi relatif terhadap ruang dan sebenarnya ruang yang bergerak, seperti peselancar yang mengendarai ombak di lautan. Secara teoritis, ini mungkin memungkinkan untuk perjalanan superluminal. Tentu saja, ada batasan praktis dan teknologi lain yang menghalangi, tetapi ini adalah ide fiksi ilmiah yang menarik perhatian ilmiah.

Salah satu pertanyaan yang diperoleh para astronom dari anggota masyarakat adalah: "berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memulai objek X ke Objek Y? "Cahaya memberi mereka cara yang sangat akurat untuk mengukur ukuran alam semesta dengan mendefinisikan jarak. Berikut adalah beberapa pengukuran jarak yang umum:

• Bumi ke Bulan: 1,255 detik
• Matahari ke Bumi: 8,3 menit
• Matahari kita ke bintang terdekat berikutnya: 4,24 tahun
• Di seberang kami Bima Sakti galaksi: 100.000 tahun
• Untuk yang terdekat galaksi spiral (Andromeda): 2,5 juta tahun
• Batas yang bisa diamati alam semesta ke bumi: 13,8 miliar tahun

Menariknya, ada benda-benda yang berada di luar kemampuan kita untuk melihat hanya karena alam semesta meluas, dan beberapa ada "di atas cakrawala" di luar yang tidak bisa kita lihat. Mereka tidak akan pernah masuk ke pandangan kita, tidak peduli seberapa cepat cahaya mereka bergerak. Ini adalah salah satu efek menarik dari kehidupan di alam semesta yang mengembang.

Diedit oleh Carolyn Collins Petersen