¿Qué tan rápido viaja la luz en la tierra?

Como dijo Asad, la atmósfera hace que la luz parezca que se ralentiza. Así que hablaré sobre la velocidad de la luz en el vacío.

¿Qué tan rápido viaja la luz en la Tierra? A la velocidad de la luz! Sí, eso es una tautología. Pero eche un vistazo a la definición del segundo: “desde 1967, el segundo se ha definido como la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133”. Es como si te sientas allí contando estas microondas que vienen hacia ti, y cuando llegas a nueve mil millones, saltas y dices “¡eso es un segundo!”. Luego, define el medidor como “la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299792458 de segundo”. Luego usa su medidor y el segundo para medir la velocidad local de la luz. Sin embargo, tenga en cuenta que debido a que usó la luz para definir el segundo y el medidor, siempre dirá que la velocidad local de la luz es 299,792,458 m / s. De ahí la tautología. Vea a Magueijo y Moffat hablando de eso en Comentarios en “Nota sobre las teorías de la velocidad de la luz variable”.

En verdad, la velocidad de la luz varía con el potencial gravitacional. Puede encontrar muchos artículos sobre esto, como los documentos digitales de Einstein y el retraso de Shapiro:

También vea la sección GR de ¿Es la velocidad de la luz en todas partes igual? donde el editor de PhysicsFAQ Don Koks nuevamente se refiere a Einstein y dice “Esta diferencia de velocidades es precisamente la mencionada anteriormente por los observadores de techo y piso”. Puedes encontrar más si buscas en Google la velocidad coordinada de la luz.

A s por la diferencia, es muy leve. Puede resolver esto mirando la dilatación del tiempo. Para los satélites GPS, la dilatación del tiempo GR es de 46 microsegundos por día y, dado que hay 86.400 segundos en un día, estamos hablando de un factor muy pequeño de 5 x 10 [matemática] ^ {- 10} [/ matemática]. Esa es la diferencia en la velocidad de la luz allá arriba en comparación con aquí abajo. Aquí hay una representación algo exagerada:

Esos dos pulsos de luz se mueven a una velocidad local de 299,792,458 m / s, pero los segundos en una ubicación no son los mismos que los segundos en la otra, por lo que las dos velocidades tampoco son las mismas. El medidor es el mismo, porque la luz más lenta y el segundo más grande se cancelan mutuamente.

La luz, o fotones individuales, viajan exactamente a la misma velocidad en la Tierra que en cualquier parte del universo.

Las complicaciones se presentan cuando lo medimos experimentalmente en nuestra atmósfera . La luz viaja en el aire a aproximadamente 299,700 km / s (aproximadamente 90 km / s más lento que nuestro amistoso c que conocemos y amamos, lo que equivale a aproximadamente 299,792 km / s ).

Luego preguntas, ¿por qué ocurre esto, por qué la luz se mueve ‘más lentamente’ en la atmósfera?

La luz no, pero solo parece estar, moviéndose más lentamente dentro de la atmósfera. Esto es causado por los paquetes individuales de luz, llamados fotones, que se dispersan en las distintas moléculas de gas presentes en nuestra atmósfera en un proceso llamado efecto fotoeléctrico.

Esta dispersión, que implica la absorción y emisión de estos fotones, retrasa las partículas en su camino hacia el dispositivo de medición. Esto podría malinterpretarse como un cambio real en la velocidad de las partículas mismas.

Este proceso de dispersión ocurre no solo con los gases atmosféricos, sino con cualquier material transparente (¿Por qué transparente? Porque solo entonces la luz puede pasar a través de él como una definición de transparencia).

La velocidad de la luz a través del medio viene dada por la ecuación:

n = c / v

Donde n representa el índice de refracción del material (diferente para diferentes materiales ver: ‘ Lista de índices de refracción ‘) , y c representa la velocidad de la luz en el vacío.

Intente poner en diferentes índices de refracción para ver cómo cambia la velocidad de la luz a través del vidrio o nitrógeno o helio, lo encontré bastante bueno.

La velocidad de la luz en el vacío, comúnmente denominada c, es una constante física universal importante en muchas áreas de la física. Su valor exacto es 299,792,458 metros por segundo. Wikipedia

Unidades astronómicas por día: 173

Millas por segundo: 186000

Metros por segundo: 299792458

Millas por hora: 671 millones (6.71 × 108)

Kilómetros por hora: 1080 millones (1.08 × 109)

Parsecs por año: 0.307

Del Sol a la Tierra (1 UA): 8.3 min

^ Esas cifras son para la velocidad en el vacío, viaja muy ligeramente más lento en el aire.

En la Tierra, la luz nunca está en el vacío: por un lado está el campo gravitacional, por otro lado, la mayoría de los lugares en la Tierra están llenos de moléculas: desde la atmósfera hasta el núcleo de la Tierra, no es un espacio vacío. Por lo tanto, es fácil afirmar que la luz viaja en la tierra un poco más lento que en el espacio exterior.

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