光はどのくらいの速さで進むの?

私たちの身のまわり(自然界)で一番速いものはなんでしょうか。みなさんは、きっと「それは、光さ。」と答えるでしょう。そうです。光は、1秒間に約30万kmも進みます。それは、地球を7周半もする距離なのです。

ところで、このように速い光の速度をどのような方法で測ったのでしょう。

ガリレオ・ガリレイ(1564〜1642)は、5kmはなれた2つの山の頂上に“おけをかぶせたランプ”をおき、片方のランプの光が見えたらもう一つの山のおけをとり、その間にどれくらい時間がかかったかをはかって光の速さを調べようとしました。

しかし、この方法はみごとに失敗でした。5kmくらいの距離ですと、光はわずかO.OO0017秒ほどで進んでしまい、おけをもち上げる時間の方がはるかにかかるのです。

 

光の速さを最初にはかったのは、デンマークの天文学者レーマー(1644〜1710)です。

 

レーマーは、1676年、木星のまわりをまわる衛星の周期が半年間はおそくなっていき、あとの半年間ははやくなっていくことから、光の速度を測れると考えました。つまり、地球が木星に近づいていくと、その距離の分だけ衛星のまわりをまわる速さははやくなっているように見えるのです。

レーマーは、このことから、光が地球の公転軌道を横切るのに約22分かかることを発見したのです。そして、その計算の結果、「光の秒速は約22万kmである。」としました。

でも、ガリレオが試みたように、地球上で光の速さを最初に測ることに成功したのは、レーマーの発見から173年も後のことなのです。

フランスの物理学者フィゾー(1819-1896)は、光源と鏡の間に歯車(歯の数720)をおき、歯車をはやく回しました、すると、光は歯車でさえぎられたり、さえぎられなかったりします。歯車と鏡の距離(8.6km)と歯車の回転数から、光が歯車と鏡の間を往復する時間がわかり、光の速さが求められます。

 

この実験から、フィゾーは、光の速さを「1秒間に31万1400km」としました。

 

またフーコーは、1850年、歯車のかわりに回転する鏡をつかって光の速さをはかりました。フーコーは、この実験で、水中での光の速さが空気中の3/4ほどであることをみつけました。

フィゾーやフーコーが実験を行ってから約80年たって、アメリカの物理学者マイケルソン(1852-1931)が、ついに現在信じられている説に近い光の速さを地球上で測定しました。

マイケルソンは、平面の回転鏡のかわりに多面体の回転鏡を使い、光源との距離を35kmはなしておきました。その結果、光は秒速約30万kmと計算されました。

 

現在は、いろいろな測定の結果をもとにして、光の秒速は、29万9793kmとされています。

光の速さだけでなく、"光とはどんなものか"ということは、大昔からいろいろな人によって研究されてきています。

 

 



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