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光速【こうそく】

光速(こうそく、Speed of light)とは、光の速さのことである。光速度とも言う。 光はこの世の物質で物理学的に最も速いスピードで空間を移動するものとして知られている。この速度は、どんなスピードで動いている人が計測しても、誰が計測しても、変わらない。光の速度は波長に関わらず常に一定。

関連した単語

光速と電磁場、重力

アインシュタインの相対性理論の起源はマクスウェルの方程式であると言われ、媒質を真空にすると電磁場の伝搬速度は光速と一致すると述べられている。また、重力作用も光速で伝播することが観測により確認されている。媒質中における光速は真空中より小さくなり、媒質中での光速は波長によって異なる。

光速c

光速は一般に記号cまたはc_0で表される。物理学では特別な意味を持ち、なくてはならない存在である。これはヴィルヘルム・ヴェーバーによるWeber's constantに由来するとともに、ラテン語のceleritasにも由来する。記号は、真空中の位相速度と媒質中の位相速度を区別する必要がある場合、前者にはc_0を、後者にはcを用いる。

光速は2.99792458×108m/s

光速の速さは、真空中で、2.99792458×108m/sである。「秒速約30万km」「1秒で地球を7週半する」などと言われている。地球から月に1.3秒くらいで着いてしまうほどのスピードである。なぜこの速度なのかはわかっていない。現在、長さを表す単位の「メートル」は光速度を元に定義されており、光が真空中を1秒間に進む距離の1/299792458の長さが1メートルであると定められている。

光速の観測方法

かつて光は速度は無限大と考えられていた。光の速度を測定しようとした最初の人物はガリレオである。しかし当時の計測器ではあまり有意な結果は得られなかった。次に測定に挑戦したのはデンマークのレーマーである。約21.4万km/s という値を得た。これは実際の光速より3割ほど遅い数字だったが、光速の有限と初めてその具体的な速度を示した。友人のアイザック・ニュートンもこれを認めた。その後、レーメルが木星の衛星の食の観測から計算、ジェームズ・ブラッドリーは季節による星の光行差から。フィゾーは回転する歯車、フーコーは回転する平面鏡を利用。マイケルソンの光の干渉、タウンズのマイクロ波を使う方法などを経て精密な値が求められた。1881年にはマイケルソンとモーレーによって秒速30万kmという値が始めて確認された。

問題

光速と電磁場、重力の関係を説明しなさい。

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