Chiar şi viteza luminii este mică pentru călătoriile pe distanţe mari în spaţiul cosmic.

O serie de animații realizate de un cercetător din cadrul NASA ne arată cât de mică este, totuşi, viteza luminii în cazul parcurgerii unor distanţe mari prin spaţiul cosmic.

Viteza luminii este cea mai mare viteză pe care o poate atinge un obiect prin spațiul cosmic. Această afirmaţie este valabilă, desigur, dacă excludem posibilitatea teoretică a existenței unor scurtături prin spațiu-timp denumite găuri de vierme prin care obiectele ar putea trece fără să fie distruse.

Într-un vid perfect, o particulă de lumină, denumită foton, se poate deplasa cu viteza de 299.792 km/s sau aproximativ 1,079 miliarde de kilometri pe oră.

Deşi pe Pământ avem impresia că viteza luminii este incredibil de mare, aceasta poate fi frustrant de mică atunci când ne referim la comunicaţiile cu sondele spaţiale sau parcurgerea unor distanţe mari până la alte planete ale Sistemului Solar sau din afara Sistemului Solar.

Pentru a descrie, într-un mod cât mai uşor de înţeles, cât de mică este totuşi viteza luminii în acest caz, James O’Donoghue din cadrul Goddard Space Flight al NASA a realizat o serie de animaţii exemplificatoare.

În cât timp parcurge lumina circumferinţa Pământului?

În animaţia de mai jos, O’Donoghue ne arată cât durează călătoria unui foton în jurul Pământului.

În cât timp parcurge lumina circumferința Pământului

Ecuatorul Pământului măsoară aproximativ 40.053 km. Dacă Pământul nu ar avea atmosferă, atunci un foton ar putea înconjura Pământul de aproape 7,5 ori în fiecare secundă.

În cât timp parcurge lumina distanța de la Pământ la Lună?

În următoarea animație O’Donoghue ne arată cât durează călătoria unui foton de la Pământ la Lună.

În cât timp parcurge lumina distanța de la Pământ la Lună

În medie, distanţa dintre Pământ şi Lună este de aproximativ 384.400 km, ceea ce înseamnă că un foton se deplasează între Pământ şi Lună în aproximativ 1,255 s.

Acest interval de timp se măreşte în fiecare zi, deoarece Luna se îndepărtează de Pământ cu o viteză de aproximativ 3,8 centimetri pe an.

În cât timp parcurge lumina distanța de la Pământ la Marte?

Următoarea animaţie a lui O’Donoghue evidenţiază o provocarea cu care oamenii de știință de la NASA se confruntă zi de zi.

În cât timp parcurge lumina distanța de la Pământ la Marte

Atunci când NASA încearcă să comunice sau să descarce date de la una din sondele spațiale, cum ar fi sonda InSight de pe Marte, se confruntă cu problema vitezei luminii care este mult prea mică pentru a permite o comunicare instantanee cu sonda spațială, așa cum suntem obişnuiţi în cazul unui automobil controlat prin unde radio.

Din acest motiv, transmiterea comenzilor către sondele spaţiale trebuie pregătită cu mare atenție, astfel încât semnalele de comandă să ajungă în locația dorită din spațiu la momentul potrivit.

Pământul și Marte se află la cea mai mică distanţă între ele o dată la aproximativ doi ani. În medie, distanța cea mai mică dintre cele două planete este de aproximativ 54,6 milioane de kilometri.

În acest caz, aşa cum se poate vedea din animaţia lui O’Donoghue, călătoria unui foton de la Pământ la Marte durează 3 minute și 2 secunde.

Cu toate acestea, Marte se află, în medie, la o distanţă de aproximativ 254 milioane kilometri de Pământ, ceea ce înseamnă că un foton are nevoie de aproximativ 28 de minute și 12 secunde pentru a ajunge până la Marte şi a reveni pe Pământ.

Viteza luminii devine mai frustrantă dacă ne gândim, de exemplu, la sonda spațială New Horizons, care se află în prezent la mai mult de 6,4 miliarde kilometri de Pământ sau la sondele spațiale Voyager 1 și Voyager 2, care au intrat deja în spaţiul interstelar.

Situația devine şi mai deprimantă dacă ne referim la cea mai apropiată exoplanetă de noi, denumită Proxima b, care se afla la aproximativ 4,2 ani-lumină distanță.

Cea mai rapidă sondă spaţială este Parker Solar Probe, un observator solar spațial lansat de NASA, care a atins o viteză de 343.100 km/h. Dacă Parker Solar Probe s-ar deplasa spre Proxima b cu această viteză, atunci ar putea ajunge acolo în aproximativ 13.212 ani.

În cadrul proiectului Breakthrough Starshot, oamenii de ştiinţă au propus utilizarea laserelor pentru propulsarea unor nanonave spațiale de mărimea unui timbru poștal până la Alpha Centauri, cel mai apropiat sistem stelar de Sistemul Solar.

Dacă nanonavele spaţiale vor atinge într-adevăr o viteză de 20% din viteza luminii, atunci ele ar putea ajunge la Alpha Centauri în doar 20 de ani.

Spațiul cosmic este incredibil de vast. Deși vârsta Universului este de aproximativ 13,77 miliarde de ani, marginea Universului se află la aproximativ 45,34 miliarde de ani-lumină distanță în orice direcție și această distanţă se măreşte în permanenţă ca urmare a expansiunii Universului.

Universul este mult prea mare pentru a fi prezentat într-o animație simplă.

Cu toate acestea, artistul Pablo Carlos Budassa a creat o imagine a Universului observabil cu ajutorul hărților logaritmice realizate de cercetătorii de la Princeton University și a imaginilor realizate de NASA pe baza observațiilor efectuate cu ajutorul telescoapelor și a sondelor spațiale.

Universul observabil

Universul observabil. Credit: Pablo Carlos Budassi

Cercetătorii de la Princeton au realizat harta logaritmică a Universului observabil utilizând datele obţinute în urma studiului Sloan Digital Sky Survey.

Sursă: Science Alert