Номер 1, страница 126, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 10. Электромагнитная природа света. Параграф 91. Скорость света. Методы определения скорости света. Вопросы и задания - номер 1, страница 126.

Условие.

1. На чём основан астрономический метод определения скорости света?

Решение.

Астрономические методы определения скорости света основаны на наблюдении за небесными телами и анализе того, как конечность скорости распространения света влияет на эти наблюдения. Исторически наиболее значимы два метода.

1. Метод Олафа Рёмера (1676 год)

Этот метод основан на наблюдении за затмениями спутника Юпитера Ио.

Суть метода:
Ио вращается вокруг Юпитера с постоянным периодом (около 42,5 часов) и регулярно входит в тень планеты, что наблюдается с Земли как затмение.
Рёмер заметил, что когда Земля в своем орбитальном движении удаляется от Юпитера, промежутки времени между последовательными затмениями Ио становятся длиннее. Когда же Земля приближается к Юпитеру, эти промежутки становятся короче.
Он пришел к выводу, что это изменение связано с тем, что свету требуется время, чтобы преодолеть расстояние от Юпитера до Земли, которое постоянно меняется из-за движения планет по орбитам.
Когда Земля удаляется, свету от каждого следующего затмения приходится проходить дополнительное расстояние, равное смещению Земли за время одного оборота Ио. Это приводит к наблюдаемому запаздыванию затмения. Когда Земля приближается, расстояние сокращается, и затмения наблюдаются с опережением.
За полгода, пока Земля перемещается из точки, где расстояние до Юпитера минимально, в точку, где оно максимально, суммарное запаздывание затмений достигает определённой величины $\Delta t$. Это время равно времени, за которое свет проходит расстояние, равное диаметру земной орбиты $\text{D}$.
Зная диаметр орбиты Земли и измерив время запаздывания, можно вычислить скорость света $\text{c}$ по формуле:
$c = \frac{D}{\Delta t}$
Рёмер получил значение около 220 000 км/с. Неточность была связана в основном с неверным знанием диаметра орбиты Земли в то время, но сам метод был революционным, так как впервые доказал конечность скорости света и дал её первую оценку.

2. Метод Джеймса Брэдли (1729 год)

Этот метод основан на явлении годичной аберрации света звёзд.

Суть метода:
Аберрация света — это кажущееся изменение положения звезды на небесной сфере, вызванное сложением скорости света и скорости движения наблюдателя (Земли).
Этот эффект можно сравнить с тем, как капли дождя, падающие вертикально, для бегущего человека кажутся летящими под углом. Точно так же из-за движения Земли по орбите вокруг Солнца телескоп приходится немного наклонять в сторону движения, чтобы увидеть звезду.
Угол наклона (угол аберрации $\alpha$) зависит от соотношения орбитальной скорости Земли $\text{v}$ и скорости света $\text{c}$. Для малых углов справедливо соотношение: $\tan(\alpha) \approx \alpha = \frac{v}{c}$
Измерив максимальный угол аберрации в течение года и зная скорость движения Земли по орбите, Брэдли смог с высокой точностью вычислить скорость света. Его результат (около 301 000 км/с) был очень близок к современному значению.

Ответ: Астрономический метод определения скорости света основан на наблюдении за явлениями (например, затмениями спутников Юпитера или аберрацией света звёзд), в которых проявляется конечность скорости света из-за изменения взаимного расположения и движения Земли и наблюдаемого небесного тела. Измеряя временные задержки или угловые смещения и зная астрономические расстояния или скорости, можно рассчитать скорость света.