ما هي السنة الضوئية

هي قياس للمسافة التي يستغرقها الضوء للانتقال عبر الفضاء بين النجمي خلال مدة سنة.

تعر٥ بأنها المسافة التي يقطعها الضوء في سنة. ويعرفها اتحاد الفلك الدولي تحديداً بأنها المسافة التي يقطعها الضوء في الفضاء بين النجمي خلال ٣٦٥.٢٥ يوماً.

كم يبلغ هذا؟ تبلغ سرعة الضوء ٢٩٩٧٩٢.٥ كم في الثانية، أي ١٧٠.٩ مليون كم في الساعة. وبالمقارنة، تبلغ المسافة إلى أقرب نجم وهو قنطورس الأقرب ٤.٢ سنة ضوئية، أو ٣٩.٨ تريليون كم.

وقد يبدو من الغريب تعريف المسافة باستخدام الزمن، ولكن يفعل البشر ذلك بصورة متكررة في الواقع. على سبيل المثال، قد يصف بعض الأشخاص رحلة مسافتها ٦٠ ميلاً على الطريق السريع بأنها رحلة مدتها ساعة، آخذين بعين الاعتبار متوسط سرعة السيارة على الطريق. ويقول آخرون «أنا على بعد ١٠ دقائق» على سبيل المثال.
وقد ابتكر مصطلح السنة الضوئية ببساطة لأن المسافات المكافئة بالأمتار أو الكيلومترات هائلة.

تاريخ السنة الضوئية

يعود الذكر الأول لمصطلح السنة الضوئية إلى عام ١٨٣٨ وإلى عالم ألماني يسمى فريدريك بيسيل. إذ قاس المسافة إلى نجم يسمى سيغني ٦١، ونتج لديه مسافة تعادل ٦٦٠ ألف من مثل نصف القطر المداري للأرض.

ولاحظ بأن الضوء سيستغرق ١٠ سنوات للوصول إلى هناك، ولكنه لم يحب مصطلح السنة الضوئية. وأحد الأسباب أنه لم يكن من الواضح بأن سرعة الضوء ثابت أساسي في الطبيعة.

وفي عام ١٨٥١ ظهر المصطلح لأول مرة في ألمانيا في منشور فلكي يعرف باسم ليختيار. ليعتمد علماء الفلك لاحقاً مصطلح السنة الضوئية، وهي وحدة قياس شائعة اليوم حتى في الكتابات العلمية.

وتتنافس السنة الضوئية التي تمثل انزياح ثانية قوسية واحدة مع الفرسخ الفلكي الذي يعادل ٣.٢٦ سنة ضوئية، أو ٣١ تريليون كم.

وانزياح ثانية قوسية هو عدد الثواني القوسية (١/٣٦٠٠ جزء من الدرجة) التي ينتقلها الموقع الظاهري للنجم عند قياس مسافته. وقد فضل عالم الفلك البريطاني البارز آرثر إيدنجتون في بدايات القرن العشرين مصطلح الفرسخ الفلكي، وعد مصطلح السنة الضوئية غير مناسب. ولكن كانت معركته خاسرة في النهاية.

السنة الضوئية وسرعة الضوء

يمكن تقسيم السنة الضوئية إلى أيام ضوئية وساعات ضوئية وحتى ثوانٍ ضوئية، ولكنها نادراً ما تستخدم. فالشمس مثلاً تبعد عنا ٨ دقائق ضوئية، أي أن الضوء يستغرق ٨ دقيقة حتى يصل الأرض.

وكل هذا يعتمد على معرفة سرعة الضوء، وتبين أن هذا صعب القياس لأنه يسير بسرعة كبيرة. وقد حاول غاليليو قياس سرعة الضوء عام ١٦٣٨، ووصف تجربته بأن أحدهم غطى مصباحاً ضوئياً، ووقف شخص آخر على برج يبعد بعض المسافة ويحاول أن يحسب الوقت الذي يصل فيه الضوء إليه.

وفشلت التجربة بالطبع، وأجاب غاليليو فقط بأنه مهما كانت سرعة الضوء، فلا ردات الفعل الانعكاسية البشرية ولا الساعات في ذلك الوقت سريعة بما يكفي لالتقاط السرعة. وقد قدر سرعة الضوء بأنها ١٠ أضعاف سرعة الصوت، ولكنه كان مجرد تخمين.

وفي عام ١٦٧٦ تمكن عالم الفلك الدانماركي أولي رومر من تقدير سرعته، مستخدماً توقيت خسوفات قمر المشتري آيو. ولاحقاً عام ١٧٢٩ استخدم جيمس برادلي ظاهرة تسمى الزيغ الضوئي، وفيها يبدو أن المواضع الظاهرية للنجوم في السماء تتغير قليلاً تبعاً لحركة الأرض. وفعل ذلك للوصول إلى تقدير أقرب لسرعة الضوء.

واستمر العلماء في تحسين هذه التقديرات، وفي ستينيات القرن ١٩ بين عالم الفيزياء الإسكوتلندي جيمس كليرك ماكسويل أن الأمواج الكهرومغناطيسية تتحرك بسرعة معينة في الخلاء. وتلك السرعة ثابتة، وفي ذلك الوقت عد معظم العلماء الضوء موجة صرفة (نعلم اليوم أنها يمكن أن تكون جسيماً أيضاً).

وأخيراً عام ١٩٠٥ افترض أنشتاين في نظريته النسبية أن الضوء يتحرك بالسرعة ذاتها دوماً بغض النظر عن مكان رصده. وتلك كانت قفزة كبيرة، لأن سرعة الضوء أصبحت فجأة أحد ثوابت الكون، وبذلك أكثر فائدة لقياس المسافات.

ملخص المقال

السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة. ورغم غرابة قياس المسافة باستخدام الزمن إلا أننا نقول عادة نحن على بعد عشر دقائق بالسيارة مثلاً.

ويعود الذكر الأول لهذا المصطلح إلى عام ١٨٣٨ وإلى عالم ألماني يسمى فريدريك بيسيل.

وجاءت محاولات لقياس سرعة الضوء، ولم تستقر حتى عام ١٩٠٥ على يد أنشتاين الذي بين أن سرعة الضوء ثابت كوني، وأصبح يستعان به في قياس المسافات.

المصدر

هنا