光速恒定的根本真相是什么呢?光速不变原理

无论观测者的运动速度怎么,光速永远保持在一个固定的数值,
【菜科解读】
光速恒定,是一个深受人们好奇和研究的物理现象。
无论观测者的运动速度怎么,光速永远保持在一个固定的数值,即每秒约30万公里。
真相是相对论中的光速不变原理和时间膨胀效应,以及宇宙辐射电磁场的存在。
一、相对论的基础
光速恒定的理论基础是爱因斯坦的狭义相对论,这个理论于1905年提出,颠覆了牛顿力学的观念。
在狭义相对论中,爱因斯坦提出了两个基本原理:
1. 光速不变原理: 光速在任何参考系中都是相同的,不受观测者的运动速度影响。
这意味着无论观测者是静止的还是以接近光速的速度运动,测量得到的光速都是相同的,即约30万公里每秒。
2. 等效原理: 一切物理定律在所有的惯性参考系中都是一样的。
这包括质量、时间和空间的变化。
二、时间的相对性
为了理解光速为何不受观测者运动速度的影响,我们需要考虑时间的相对性。
根据狭义相对论,观测者的运动速度会影响时间的流逝速度。
具体来说,当一个物体以较高的速度运动时,它所经历的时间相对于静止的观测者来说会变得更慢。
这就是所谓的时间膨胀效应。
三、光速和时间膨胀的关系
让我们来考虑一个场景:一个观测者以接近光速的速度运动,并试图测量一个光源发出的光的速度。
根据时间膨胀效应,观测者的时间流逝速度相对于静止观测者来说会减慢。
因此,观测者测量光的速度时,会认为光的速度相对于自己来说更快。
然而,这里出现了一个关键点:根据光速不变原理,光速在任何参考系中都是相同的。
因此,尽管观测者认为时间流逝较慢,但他们仍会测量到光的速度为光速,即每秒约30万公里。
四、宇宙辐射电磁场的作用
但是,为何光速在宇宙中恒定为30万公里每秒呢?这涉及到宇宙的早期古代。
据大爆炸理论,宇宙在诞生时发生了一次极端的大爆炸,释放出大量的高能射线和辐射。
这些射线和辐射的初速度恰好就是现在我们测量到的光速。
这个高能射线和辐射构成了宇宙微波背景辐射,弥漫于宇宙中。
它们充满了宇宙的每一个角落,形成了一个庞大的电磁场。
当任何物体以接近光速的速度振动时,它会与这个宇宙微波背景辐射相互作用,被加速到光速,即每秒约30万公里。
因此,光速不变性的根本真相在于宇宙辐射电磁场的存在,以及光速与它的相互作用。
这个机制使得光源的运动速度无法超过光速,并确保光速在宇宙中保持恒定。
这个奇特的现象深刻地影响了我们对物理世界的理解,并在科学研究和技术应用中发挥着关键作用。
驾驶火星探险车是怎样的体验:像是在骑马
对很多人来说,想要体验驾驶一辆超跑的感觉并不是特别难的事情。
但是并不是每个人都有机会去驾驶NASA(美国航空航天局)最新的SEV(太空探险车)。
重达3吨的SEV是NASA研发的新一代太空探险车,宇宙战舰山本洋子,宇宙进化者系统,宇宙相亲网,宇宙飞船的速度,主要用于在类地星球上行驶,比如火星。
Business Insider的作者Jessica Orwig就体验了一次驾驶SEV的感觉。
整体来说,她觉得驾驶一辆并非用来在地球上行驶的交通工具,有一种脱离地球的体验。
1,这次驾驶体验的场地在美国德州肯尼迪航天中心的Mars Yard(火星后院) 进行。
2,这个地方之所以被叫做火星后院,是因为这里是按照火星表面的地貌来设计的,有小山以及各种障碍物。
3,相比月球探险车,火星探险车要先进的多。
比如这辆车上有一个压力仓,里面有可供睡眠和洗漱的设施,可以让两名宇航员连续14天不用下车。
4,另一个突破是,宇航员的航天服可以放火星探险车的后面,对探险车的内部也能起到保护作用,同时也方便宇航员穿着。
5,因为宇航服里已经有增压处理,穿上宇航服就只要15分钟。
但如果从零开始准备的话,穿宇航服要几个小时。
6,探险车还有另一个入口在侧面,这个入口可以和火星居所相连接,这样宇航员从居所里进入到探险车就不需要暴露在火星上了。
7,尽管火星探险车看起来很笨重,但其实非常灵活。
所有12个轮子都是可以360度旋转的,这也意味着这辆车可以向任何方向形式,比如前进、后退、斜走或者平行移动(如果你觉得侧方停车很难,那这真是个很赞的功能),甚至可以原地旋转360度。
8,这是火星探险车内部摄像头拍摄的画面,因为地面有很多障碍物,所以开这辆车像是在骑马,而不是开一辆特斯拉。
9,这是一个平行移动的画面,被称为"螃蟹行走",这样可以把侧面入口和火星居所对接。
10,因为火星上并没有汽修站,所以这辆火星探险车有12个轮子。
如果一个轮子爆胎,可以将其提升,用剩余的轮子继续行进。
11,有12个轮子,又可以360度移动,你可能会认为这辆车操作起来会很复杂。
但事实正好相反。
这辆车的操作非常简单,它的操作器看起来像一辆卡车的档位杆。
12,因为操作很方便,这样宇航员就有时间查看外部环境(比如前方开到了悬崖边缘),避免危险情况的发生。
13,速度并不是这辆火星探险车追求的终极目标,所以你只能慢慢的开。
宇宙之匙,宇宙大灌篮,金宇宙,宇宙如何运行,宇宙夫夫,为什么要探索宇宙,它的最快时速为10公里,比月球探险车要慢3.5公里/小时。
但是它的配置能让这辆车驶离火星居所200公里的距离,之前到达月球的宇航员最大活动半径还不到10公里。
14,这辆火星探险车还能成为一个避风港。
如果太阳有异常活动导致辐射上升,火星车能保证72小时内车里不受辐射影响。
15,最后,我们再来看一眼电影《火星救援》里的火星探险车。
看起来和NASA的火星探险车很像,毕竟 NASA 也是这部电影的顾问之一。
火星遭流星撞击所产生的地震活动可揭示火
研究人员现在通过两项研究证明,这一事件和同年早些时候探测到的另一地震事件是由一颗流星撞击引起的;研究人员用该次撞击产生的表面波来分析火星壳部的结构。
一颗行星的壳部和幔部结构可为其起源和演化提供有关的重要信息。
沿着行星表浅层面传播的地震波被称为表面波,它们可被用来绘测这些结构特征。
然而,到目前为止,除了地球之外,还没有在任何行星上探测到这种波。
尽管在这颗红色星球上的地震性震动和流星撞击并不罕见,但探测和描述它们一直颇具挑战性。
然而,发生在2021年下半年的两次地震事件的规模特别大。
在第一项研究中,Liliya Posiolova和同事利用火星勘测轨道飞行器拍摄到的火星表面图像证明,这两次事件是由流星撞击引起的。
这些碰撞形成了两个巨大的撞击坑(直径>130米),其产生的表面波回荡于整个火星。
在第二项研究中,Doyeon Kim和同事利用这些表面波(它们是第一次在火星上探测到的表面波)来更好地了解InSight登陆器下方的火星内部结构。
Kim等人发现,火星的壳部比之前推测的要更致密。
这些变化可约束火星壳部的组成、形成和厚度模型。
Yingjie Yang 和 Xiaofei Chen在一篇相关的《视角》中写道:“InSight登陆器预计将在2022年12月结束其运行,因为它的太阳能电池板上积聚了尘埃。
然而,持续对已经记录的地震数据进行研究应能继续做出有关火星结构的新发现。
”