Sunt sigur că fiecare dintre voi s-a distrat, la un moment dat în viaţă, cu umbre pe pereţi. Dar v-aţi întrebat vreodată cât cântăreşte o umbră?
Pare o întrebare prostească, pentru că aşa e. Adică, o umbră nu poate fi pusă pe cântar; dar materialul pe care cade se poate cântări. Ştim că lumina are energie. De fapt, când lumina se loveşte de un obiect, îl împinge foarte uşor. Pe suprafaţa Pământului, în lumina Soarelui, fiecare 7 centimetri pătraţi sunt împinşi cu forţa unei jumătăţi dintr-o miliardime de kilogram, ceea ce, practic, nu înseamnă nimic. Dar, raportându-ne la o suprafaţă suficient de mare, rezultatele pot fi interesante. De exemplu, într-o zi însorită, oraşul Chicago cântăreşte cu 140 de kilograme mai mult doar pentru că lumina soarelui cade pe el, împingându-l.
În spaţiul cosmic, unde vânturile solare nu sunt filtrate de atmosfera sau câmpul magnetic al Pământului, rezultatele sunt chiar mai spectaculoase. O navă spaţială care ar călători de la Pământ la Marte, ar fi împinsă de la curs cu 1000 de kilometri doar de lumina Soarelui. Deci, acest aspect a trebuit luat în considerare când am trimis sonde spre Marte. S-au inventat deja lucruri care pot naviga cu ajutorul luminii: pânze reflectorizante solare, gigantice, care sunt propulsate de lumina Soarelui. Drept urmare, în condiţiile în care este calculabilă, deşi dificil de măsurat, o suprafaţă acoperită de umbră, practic, cântăreşte mai puţin decât împrejurimile iluminate.
Ştiaţi că sunt 3 corpuri astronomice care produc în mod constant umbră vizibilă pe Pământ? Ele sunt: Soarele (bineînţeles), Luna şi … Venus.
Cu toţii ştim că lumina are o viteză foarte mare. Mai precis, 299 792 458 m/s, notată cu c. Dar lumina care călătoreşte de la monitorul tău la retină se mişcă puţin mai încet decât c. c este notaţia vitezei luminii în vid, iar lumina, de la monitor la ochi, trebuie să călătorească prin alt mediu, în cazul acesta – aer. Viteza luminii în aer, la temperatură şi presiune normală, este de 298 925 574 m/s. Pare diferenţă mare, dar nu este. De fapt, lumina călătoreşte cu viteze diferite prin diferite materiale, dar c rămâne limita universală a vitezei luminii, iar atât timp cât un obiect nu poate atinge c, poate, în teorie, depăşi viteza luminii propagate prin alt material (aer: 0.9997*c; apă: 0.75*c; cuarţ topit: 0.686*c; sticlă: 0.65*c; diamant: 0.41*c). O particulă încărcată electric, de exemplu – un electron, poate călători prin apă cu o viteză mai mare decât a luminii în acelaşi mediu, dar nu mai rapid decât viteza luminii în vid. Când acest fenomen se întâmplă, se obţine un efect asemănător boomului sonic. Se numeşte boom fotonic.
În cazul unui boom sonic, obiectul care se mişcă prin mediu, de exemplu – aer, se mişcă accelerat, cu viteza apropiindu-se de cea cu care sunetul produs se poate îndepărta de el. În acest caz, fiecare undă nouă are tot mai puţin timp să plece din calea celei care va veni după ea, până când toate valurile se prăbuşesc unul în celălalt, moment în care densitatea şi presiunea ajung la un nivel enorm, cauzând un boom sonic.
În mod normal, când o particulă încărcată se deplasează printr-un material ale cărui molecule pot fi polarizate, moleculele eliberează fotoni. Dar fiecare foton are loc să se deplaseze, aşa că undele interferează destructiv una cu cealaltă, deci nu se emit radiaţii. Ca şi în cazul boomului sonic, cu cât particula se deplasează cu viteză mai mare prin materialul respectiv, cu atât mai puţin spaţiu le oferă fotonilor, între ei, să fie eliberaţi, iar undele lor încep să interfereze constructiv, generând radiaţie şi cauzând un boom fotonic. Acest fenomen se numeşte radiaţia Cherenkov. Astronauţii, în special cei care au străbătut drumul spre Lună, au raportat iluzii vizuale sub formă de scântei. Oamenii de ştiinţă au pus asta pe seama particulelor de mare viteză, emise de Soare, care, deplasându-se prin umoarea apoasă din interiorul globilor oculari ai astronauţilor mai rapid decât permite mediul, au cauzat boomuri fotonice în interiorul lor.
O problemă care merită pusă, dacă tot nu poate fi vorba de călătorit cu viteze mai mari decât viteza luminii în vid: să zicem că avem un buton care aprinde un bec şi se află la un an lumina (distanţa pe care o străbate lumina, în vid, într-un an) faţă de mine. Asta înseamnă că luminii emise de bec i-ar lua un an întreg doar să ajungă de la el la mine. Şi mai am o tijă metalică, tot de un an lumină lungime, pe care o împing la un capat şi apăs butonul, aprinzând becul. Asta înseamnă că am depăşit viteza luminii? Înseamnă că am reuşit să trimit informaţie dintr-un punct în celălalt al tijei metalice mai rapid decât viteza universală a luminii? Ei bine, deja nu mai vorbim despre viteza luminii. Vorbim despre viteza împingerii. Când împingi un obiect rigid, ce faci de fapt este să produci o serie de unde de compresie prin materialul obiectului, unde care se deplasează cu viteza sunetului. Deci informaţia despre „am împins, trebuie să se mişte” este trimisă prin acele valuri de compresie la o viteză mult mai mică, 1225 km/h sau 340 m/s. Chiar şi la această viteză mică, atunci cand împingi un obiect uzual, pe Pământ, nu se simte nicio întârziere. Dar cand vine vorba de o tijă de un an lumină lungime, propagarea ar dura ceva mai mult, cam 900 000 de ani.
Concluziile: viteza de apăsare nu este instantă şi nici măcar apropiată de viteza luminii. Dar lumina te poate apăsa. Deci, practic, cântăreşti mai mult când lumina este aprinsă decât pe întuneric.
sursa: Vsauce, wikipedia.org