Kelajuan cahaya adalah had di mana objek material dapat bergerak di ruang angkasa, kecuali, tentu saja, kita mengambil kira lubang cacing hipotesis, dengan bantuan yang, menurut anggapan, objek dapat bergerak di ruang angkasa dengan lebih cepat. Dalam vakum ideal, zarah cahaya, foton, dapat bergerak pada kelajuan 299.792 kilometer sesaat, atau sekitar 1.079 bilion kilometer per jam. Pada pandangan pertama, ia kelihatan sangat pantas. Tidak, ia sebenarnya pantas. Tetapi pada skala kosmik, kelajuan ini dapat menjadi sangat lambat, terutama ketika berhubungan dengan komunikasi radio dan penerbangan ke planet lain, khususnya, di luar sistem suria kita.
Untuk memudahkan seseorang memahami kemungkinan terhadnya kecepatan cahaya, saintis planet di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA, James O'Donoghue, membuat satu siri video animasi.
Dalam perbualan dengan Business Insider, O'Donoghue mengatakan bahawa dia baru-baru ini belajar bagaimana membuat animasi ini. Pekerjaan pertamanya untuk NASA adalah menyiapkan video mengenai cincin Saturnus. Selepas itu, dia mula menghidupkan konsep ruang lain yang sukar difahami, misalnya, perbandingan visual mengenai ukuran dan kelajuan putaran planet-planet sistem suria. Menurutnya, karya ini, yang diterbitkan di laman Twitter peribadinya, menarik banyak minat.
Karya terbarunya adalah usaha untuk menunjukkan dengan jelas seberapa cepat dan pada masa yang sama foton lambat.
Demonstrasi visual pergerakan foton di sekitar Bumi
Dalam animasi pertama, O'Donoghue menunjukkan seberapa pantas cahaya dapat bergerak relatif terhadap Bumi.
Video promosi:
Khatulistiwa planet kita panjangnya kira-kira 40 ribu kilometer. Sekiranya ia tidak mempunyai atmosfer (zarah-zarah yang dikandungnya dapat melambatkan cahaya sedikit), maka foton yang meluncur di sepanjang permukaannya akan membuat hampir 7.5 putaran penuh dalam 1 saat (atau 0.13 saat setiap revolusi).
Walaupun kelajuan cahaya nampaknya sangat cepat dalam senario ini, video itu juga menunjukkan bahawa ia terbatas.
Seberapa cepat cahaya bergerak di antara Bumi dan Bulan
Dalam video kedua, O'Donoghue merangkumi jarak yang lebih jauh - dari Bumi ke Bulan.
Rata-rata, jarak antara planet kita dan satelit semula jadi adalah 384,000 kilometer. Ini bermaksud bahawa cahaya bulan yang dilihat di langit menempuh jarak ini dalam 1.255 saat, dan perjalanan pergi dan balik, misalnya, ketika menghantar pesan radio antara Bumi dan kapal angkasa, akan memakan waktu 2.51 saat.
Harus diingat bahawa waktu ini meningkat setiap hari, kerana setiap tahun Bulan menjauh dari Bumi sekitar 3,8 sentimeter (Bulan terus-menerus menghabiskan tenaga putaran Bumi melalui interaksi gravitasi-pasang surut. Akibat dari kesan ini adalah perubahan pada orbit satelit).
Seberapa cepat cahaya menempuh jarak antara Bumi dan Marikh
Dalam video ketiga, O'Donoghue menunjukkan masalah yang harus dihadapi oleh banyak saintis planet setiap hari.
Apabila pekerja agensi aeroangkasa NASA cuba memuat turun dan menerima data dari kapal angkasa, sebagai contoh, penyiasatan InSight yang sama yang kini beroperasi di Marikh, mesej dihantar pada kelajuan cahaya. Walau bagaimanapun, tidak cukup untuk mengawal peranti dalam "masa nyata". Oleh itu, pasukan mesti difikirkan dengan hati-hati, sedapat mungkin dikompresi dan diarahkan pada waktu dan tempat yang tepat agar tidak ketinggalan sasaran.
Penghantaran mesej terpantas antara Bumi dan Marikh adalah mungkin ketika planet berada pada titik terdekat. Walau bagaimanapun, ini berlaku hanya dua tahun sekali. Selain itu, walaupun dalam kes ini, kita dipisahkan dengan jarak sekitar 54.6 juta kilometer. Video O'Donoghue menunjukkan bahawa pada jarak ini, cahaya memerlukan 3 minit dan 2 saat untuk pergi dari satu planet ke planet lain, atau 6 minit di kedua arah.
Rata-rata, Bumi dan Marikh dipisahkan dengan jarak 254 juta kilometer, jadi rata-rata, penghantaran mesej dua hala memakan masa sekitar 28 minit dan 12 saat.
Semakin jauh jarak, penurunan "kecekapan" kelajuan cahaya menjadi
Had laju cahaya menimbulkan lebih banyak masalah untuk kapal angkasa yang jauh dari Bumi. Sebagai contoh, penyelidikan New Horizons yang sama, yang kini berjarak 6.64 bilion kilometer dari kita, atau Voyager 1 dan Voyager 2, yang telah sampai di pinggir sistem suria.
Ilustrasi ruang terobosan Starshot "nanoprobe" dipercepat oleh pancaran laser yang sangat kuat dan diarahkan ke arah sistem bintang Alpha Centauri.
Keadaan menjadi sangat menyedihkan ketika menghantar mesej ke sistem bintang lain. Sebagai contoh, exoplanet terdekat yang kita kenal, Proxima b, berjarak sekitar 4.2 tahun cahaya (kira-kira 39.7 trilion kilometer). Walaupun kita menggunakan kapal angkasa terpantas pada masa ini, Parker Solar Probe, mampu mencapai kelajuan 343,000 kilometer per jam, bahkan memerlukan waktu sekitar 13,211 tahun hanya untuk mencapai Proxima b.
Nikolay Khizhnyak