Ole Rømers Entdeckung der Lichtgeschwindigkeit

Da ist etwas an der Lichtgeschwindigkeit das wird immer unsere Faszination behalten. Vielleicht ist es so, dass Menschen die Idee einer universellen Geschwindigkeitsbegrenzung nicht mögen oder dass etwas so scheinbar Vergängliches wie Licht Eigenschaften wie Geschwindigkeit haben kann.

Was auch immer es ist, es ist etwas, von dem selbst die wenigsten wissenschaftlich geneigt sind, etwas zu wissen, und das ist größtenteils der Arbeit von Ole zu verdanken Rømer der die erste echte Schätzung der Lichtgeschwindigkeit vorgenommen hat.

Wer war Ole Rømer ?

Ole Rømer war der Sohn eines bescheidenen dänischen Kaufmanns in Aarhus, Dänemark. Der 1644 geborene Rømer wurde im Alter von 18 Jahren an die Universität von Kopenhagen geschickt und studierte dort. Mathematik und Astronomie unter der Anleitung von Rasmus Bartholin.

Rømer unterrichtete den ältesten Sohn des französischen Königs Ludwig XIV. Und wurde zu einem festen Bestandteil der damaligen französischen Wissenschaftsgesellschaft. Er präsentierte regelmäßig Beiträge zu verschiedenen Themen.

Seine Arbeit mit Maschinen und Mechanikern wurde von seinen Kollegen in ganz Europa weithin respektiert. Er lebte im damals neu errichteten Observatorium in Paris, wo er bis zu seiner Abreise aus Frankreich im Jahr 1681 blieb, um eine Professur an der Universität von Kopenhagen zu übernehmen.

Seine Entdeckung der Lichtgeschwindigkeit war rein zufällig mit seiner anderen Arbeit, aber es ist eines seiner bleibenden Vermächtnisse.

Was war zu Rømers Zeiten über Licht bekannt?

Die genaue Natur des Lichts vor 1676 war ein heiß diskutiertes Thema, das, wie alle wissenschaftlichen Dinge normalerweise, bis zu den alten Griechen zurückreicht.

Es waren Aristoteles und der Philosoph und Mathematiker Heron, die zuerst vorschlugen, dass sich das Licht sofort ausbreitet und die Lichtgeschwindigkeit unendlich macht.

Dies begann im Laufe der Jahrhunderte ein wissenschaftliches Hin und Her, wobei jeder berühmte wissenschaftliche Geist sowohl westlicher als auch islamischer Gesellschaften eine Meinung über die Natur und Geschwindigkeit des Lichts wagte.

Galileo war Rømers nächster Zeitgenosse, der versuchte, die Lichtgeschwindigkeit zu messen, war jedoch aufgrund der relativ kurzen Entfernung, mit der er maß, und des Fehlens einer präzise Uhr, mit der gemessen werden konnte, erfolglos.

Das letzte Wort über die Lichtgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, als Rømer seine Entdeckung machte, gehörte Descartes, der überzeugend für die sofortige Ausbreitung des Lichts eintrat und die Lichtgeschwindigkeit unendlich und unermesslich machte.

Rømers Entdeckung der Lichtgeschwindigkeit

Rømers Entdeckung kam als Ergebnis seiner astronomischen Arbeit, die auf der früheren Arbeit von Galileo aufbaute. 1610 entdeckt, der galiläische Mond von Jupiter Io wurde von Astronomen ausgiebig untersucht, so dass den Astronomen zu dieser Zeit die Umlaufzeit um Jupiter bekannt war.

Rømer machte in nur 1,759 Tagen eine vollständige Umlaufbahn von Jupiter und machte im Rahmen seiner Arbeit akribische Aufzeichnungen von Ios Umlaufbahn um Jupiter. Diese Aufzeichnungen waren der Schlüssel zu Rømers Entdeckung.

In jeder Umlaufzeit verdunkelte Jupiter Io für einige Minuten vor einem Beobachter auf der Erde. Als Rømer die Länge jeder Sonnenfinsternis aufzeichnete, bemerkte er ein eigenartiges Muster.

Immer wenn sich die Erde in Richtung Jupiter bewegte, kam die Startzeit von Ios Sonnenfinsternis immer früher, bis der nächste Abstand zwischen der Erde und Jupiter erreicht war. Danach war die Startzeit von Ios Sonnenfinsternis immer später, bis die Erde ihren Höhepunkt erreicht hatteam weitesten vom Jupiter entfernt, an welchem ​​Punkt sich das Muster wiederholen würde.

Rømer wusste, dass die Position der Erde keinen Einfluss auf die Länge der Umlaufzeit von Io hatte, daher musste etwas anderes den Unterschied berücksichtigen, den er in den aufgezeichneten Startzeiten der Sonnenfinsternis sah.

Damals erkannte Rømer, dass das, was er sah, der Unterschied in der Zeit war, die Licht brauchte, um zwischen Io und der Erde zu reisen.

Als sich die Erde dem Jupiter näherte, musste sich das Licht weniger weit bewegen, und als sich die Erde vom Jupiter entfernte, musste sich das Licht weiter bewegen. Es dauerte die außergewöhnliche Entfernung zwischen Erde und Jupiter für eine solche Diskrepanz in der Zeit, die das Licht zum Reisen benötigtebeobachtbar werden.

Sobald dies jedoch der Fall war, konnte die Lichtgeschwindigkeit leicht berechnet werden, indem der Durchmesser der Erdumlaufbahn durch die Zeitdifferenz zwischen den schnellsten und längsten aufgezeichneten Finsternissen dividiert wurde, die Rømer mit etwa 22 Minuten berechnete.

Dies ergab eine erste Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit von ungefähr 131.000 Meilen pro Sekunde.

Rømers Vermächtnis

Während Rømers Entdeckung um ungefähr 55.000 Meilen pro Sekunde verschoben war, war dies eine außerordentlich genaue Annäherung angesichts der unvollständigen Daten über die Erdumlaufbahn, die zu diesem Zeitpunkt verfügbar waren, sowie der leichten Diskrepanz in Rømers Beobachtungen und des tatsächlichen Unterschieds in Ios Finsternissen.

Der tatsächliche Unterschied zwischen den frühesten und spätesten Startzeiten für die Sonnenfinsternis von Io beträgt ungefähr 17 Minuten, nicht 22.

Es wäre an anderen, die genaue Messung der Lichtgeschwindigkeit auf das, was wir heute wissen, weiter zu verfeinern, aber Rømers Entdeckung beendete eine zweitausend Jahre alte Debatte auf eine Weise, wie es jeder Wissenschaftler auf der Welt tutkönnte für sich selbst replizieren.

Rømers Entdeckung eröffnete neue Möglichkeiten zur Messung von Entfernungen im Sonnensystem. „Denn es ist jetzt sicher“ schrieb Isaac Newton in Principia, „Aus den Phänomenen der Jupitersatelliten, die durch die Beobachtungen verschiedener Astronomen bestätigt wurden, dass sich Licht in [endlicher] Folge ausbreitet und etwa sieben oder acht Minuten benötigt, um von der Sonne zur Erde zu gelangen.“

Als Europa im 18. Jahrhundert mit dem Beginn seiner wissenschaftlichen Revolution begann, ist nicht ein kleiner Teil dieser Dynamik Rømers Arbeit zu verdanken. Indem Rømer bewies, was durch Anwendung der Wissenschaft möglich war, half er, den Weg für die Ära der Entdeckung vorzubereitengefolgt.

Rømer selbst war jedoch noch nicht fertig. Er betreute und leitete andere junge Wissenschaftler, die in den kommenden Jahrhunderten zu bekannten Namen werden würden.

Rømer hörte nie mit der Arbeit an Maschinen auf, erfand sogar das Quecksilberthermometer und inspirierte Fahrenheit, sein System zur Temperaturmessung zu entwickeln.

Nichts wird so beeindruckend sein wie seine Entdeckung der einst unermesslichen Lichtgeschwindigkeit. Er wollte keine Geschichte schreiben, aber Ole Rømer ist ein Beweis dafür, dass Neugier und Zufall der wesentliche Treibstoff für wissenschaftliche Entdeckungen sind.