昔から思っていたのですが、昔の人は光の速さってどうやって求めたのかなと疑問に思っていました。
そこでネットでしらべてみるとこういう事がわかりました。
ガリレオ・ガリレイ
最初に光の速さを求めようとしたのは、あの有名なガリレオ・ガリレイ(1638年)でした。
昔の人は、光の速さは無限大と考えていました。
しかしガリレオは、稲光を見た時に上から下へと順番に光っているように見えた事で 光にも速さがあるのではないかと考えました。
そこでガリレオは、光の速さを求めるのに このような実験を考えました。
二人の人が、離れて立ってAさんが、Bさんに向かって光を発します。
そしてBさんが、その光が伝わったと思ったらBさんもAさんに向けて光を発します。
そしてAさんは、Bさんが受けて光が返ってくる時間を記録しておきます。
そしてまたAさんよりBさんに遠くに離れて貰い同じ実験をします。
そうするとAさんよりBさんに遠くに離れて貰った分光の返って来る時間が遅くなるという事で
速さ=距離÷時間で求められるので最初に計った時間と離れて計った時間で余分にかかった時間を割れば光の速さが求められると考えました。
往復の距離÷余分にかかった時間
しかし光の速さが、あまりに早すぎてこれでは、求める事ができませんでした。
レーマー
次に光の速さを求めた人は、レーマー(1676年)でした。
レーマーは、木星の周りをまわる衛星に注目しました。
木星の周りに4つの衛星が回っている事をガリレオが発見していました。
レーマーは、その一番内側を回ってるイオに注目しました。
イオの動きは、詳細に調べられていましたので イオが、木星の後ろに隠れ「食」になってまたイオが木星の後ろから規則正しく現れるという事も確認されていました。
ただここで不思議な現象が起きている事に気が付きました。
それは、規則正しくイオは、木星の周りを回っているのに食になる時に 早く食になったり遅く食になったりして その最大の時間の差が22分である事がわかりました。
そこでレーマーは、その22分の差に注目して なぜ22分の差が出来るのかを考えました。
そして考えたのが、自分が居る地球の場所が変わるからだと考えました。
地球が、木星に近い時に観測した食と地球が、木星より離れた時に観測した食で22分の差が起きるのだと考えました。
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【▲上記の記事からの続き▼】
という事でイオの食は、一定しているが、地球が木星に近づいたり遠ざかったりしているのでイオの光が、地球に届く時間に22分の差ができるのだと考えたのです。
レーマーは、そこから光の速さを求めました。
地球の位置が、木星から遠くなったり近くなったりするのは、地球が太陽の周りを回っているためで 地球から太陽の距離を当時は1億3800万Kmと求めていました。
13800×2÷1320=約20万(Km/秒) 1320秒=22分
レーマーは、光の速さは、約20万(Km/秒)と求めました。
今わかってる光の早さは、約30万(Km/秒)です。
今の光の早さからするとずれてますね。
このずれは、当時地球から太陽の距離が、違っていた為と当時は、今の様に正確な時計がなかった事からずれた様です。
フィゾー
次に光の速さを求めた人は、フィゾー(1849年)です。
フィゾーの実験は、遠くに鏡を置いて こちらから光を鏡に向けて発します。
その光を発する手前に 回転する歯車を置き歯車の凹凸の凹の時に光を鏡に向けて発しました。
回転が、遅い時は次の凸の歯車が来る前に光が返ってきて見る事ができます。
歯車が早く回転すると 光が凸の歯車に遮られて光が、見えない時があります。
そこでフィゾーは、光の速さ=往復の距離÷歯車が凹から凸へ回る時間で求められると考えました。
そこで鏡を置く距離を9Kmとして 歯車の歯の数を720個で1秒間に歯車を12回転させた時に鏡が光らなかったのでここで速さを求めました。
問題は、歯車が、凹から凸へ移動する時間をどう考えるかです。
12分の1秒×720×2分の1と考えました。
9×2÷(1/12×1/720×2)=約31万Km/秒という光の速さをフィゾーは、求めています。
凄く正確ですね。
この時代は、まだ電球がなくて歯車を回す動力は、重りをつけて回したそうです。
それで現代の光の速さ約30万(Km/秒)に近い光の速さを求めていますから凄いですね。
まとめ
■こちらの動画が、とてもわかり易いです。