Lichtgeschwindigkeit?
Unser Sonnensystem bewegt sich mit ca 800 000 km/h durchs All, wenn jedoch auf der Erde eine Taschenlampe betätigt wird lässt sich über eine gewisse Strecke messen, dass sich dieses Licht mit annähernd Lichtgeschwindigkeit fortbewegt.
Müsste nicht die Geschwindigkeit mit der sich unsere Erde durchs All bewegt auf die Geschwindigkeit des Lichtes auf der Erde draufgerecht werden, wenn sich das Licht aus der Taschenlampe in die selbe Richtung, in die sich unser sonnensystem durchs All bewegt, bewegt?
Und wäre dann nicht das Tempolimit, das sich auf lichtgeschwindigkeit begrenzt überschritten?
Vielen dank schonmal. Und bitte entschuldige meinen unwissenschaftlichen Ausdruck ich bin kein Physiker sondern ein 16-Jähriger Teenager.
5 Antworten
Nein, die Lichtgeschwindigkeit ist eine Invariante, dh, sie hat in allen Bezugssystemen den selben Wert. Das liegt daran, dass die Zeit in einem Bezugssystem, das aus einem als ruhend gedachten betrachtet wird, im Verhältnis zu diesem ruhenden, langsamer vergeht. Zeit- und Raumintervalle zwischen zwei Ereignissen sind keine Invarianten. Betrachtet man sie aus Bezugssystemen, die sich mit unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten zueinander bewegen, haben sie unterschiedliche Werte. Das nennt man Zeitdilatation und Längen- bzw Lorentzkontraktion. Da Geschwindigkeit aber über Raum- und Zeitintervalle gemessen wird, darf man Geschwindigkeiten nicht einfach arithmetisch addieren, wenn sich die Systeme mit hoher Geschwindigkeit zueinander bewegen. Man muss dann eine andere Formel anwenden. Für kleine Geschwindigkeiten macht sich der Unterschied nicht relevant bemerkbar.
Für Interessierte:
Es gilt folgende Formel:
vges = (v1 + v2)/(1 + v1 * v2)
ACHTUNG:
Die v sind, wie in der modernen Schreibweise üblich, als Vielfache der Lichtgeschwindigkeit zu verstehen. v = 1 ist also Lichtgeschwindigkeit und v = 0,5 halbe Lichtgeschwindigkeit. Wenn Du spaßeshalber für v1 und v2 jeweils 1 einsetzt, kommt als Ergebnis wieder 1 raus.
Müsste nicht die Geschwindigkeit mit der sich unsere Erde durchs All bewegt auf die Geschwindigkeit des Lichtes auf der Erde draufgerecht werden,
Als Ergänzung dazu, da einiges schon gesagt wurde. Gerade weil die LG konstant ist und bliebt, kann man die Geschwindigkeiten von anderen Sterne etc. durch die Rotlichtverschiebung messen.
Entfernt sich eine Lichtquelle von uns, dann wir sehen wir ihr Licht rötlicher als es eigentlich ist weil die Wellenlänge entsprechend verschoben erscheint. Bewegt sie sich auf uns zu, dann sehen wir ihr Licht ins Blaue verschoben.
Den Rest des Blogs solltest du bitte auch lesen, er ist wirklich verständlich geschrieben. Dort findest du auch andere interessante Artikel zum Thema Astrophysik und anderen Bereichen der Naturwissenschaften.
Die Rotlichtverschiebung ließe sich auch bei deiner Taschenlampe messen, aber leider sind die Geschwindigkeiten dafür zu gering, um das gut messen zu können.
Galileische Geschwindigkeitssuperposition funktioniert nicht mit Licht.
Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.
Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran dieser Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine in allen Inertialsystemen gleiche Naturkonstante und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.
Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch die kinetische Energie*) in bewegten Systemen hat.
*) Kinetische Energie von Objekten mit Ruhemasse enthält einen Term der Lorentz-Transformation wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in immer weniger Geschwindigkeitszuwachs und lässt für den äußeren Beobachter das Fahrzeug immer träger erscheinen - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.
dass sich dieses Licht mit annähernd Lichtgeschwindigkeit fortbewegt.
Nein, es bewegt sich nicht "annähernd" mit Lichtgeschwindigkeit, sondern mit der Lichtgeschwindigkeit die für das durchlaufene Medium gültig ist.
Müsste nicht die Geschwindigkeit mit der sich unsere Erde durchs All bewegt auf die Geschwindigkeit des Lichtes auf der Erde draufgerecht werden, wenn sich das Licht aus der Taschenlampe in die selbe Richtung, in die sich unser sonnensystem durchs All bewegt, bewegt?
Nein. Die reine vektorielle Addition von Geschwindigkeit liefert nur bei Geschwindigkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit einigermaßen genaue Ergebnisse. In der Nähe der Lichtgeschwindigkeit muß man relativistisch rechnen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Relativistisches_Additionstheorem_f%C3%BCr_Geschwindigkeiten
Damit passiert
Und wäre dann nicht das Tempolimit, das sich auf lichtgeschwindigkeit begrenzt überschritten?
eben gerade nicht.
Die Lichtgeschwindigkeit ist das ultimative Limit. Man kann die Geschwindigkeit auch nicht dadurch erhöhen, dass man die Lichtquelle selber noch mal beschleunigt.