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24. Oktober 2011

Wie schnell ist das Licht? Das Phänomen Lichtgeschwindigkeit

Was hat es eigentlich mit der Geschwindigkeit des Lichts auf sich? Und welche Bedeutung hat sie in unserem Alltag?

Nichts in unserem Universum bewegt sich schneller als das Licht, es erreicht demnach die höchste uns bekannte Geschwindigkeit. Da diese eine Konstante ist, sprechen wir, um sie zu definieren, von der Lichtgeschwindigkeit. Sie beträgt im Vakuum des Weltalls exakt 299.792.458 Meter in der Sekunde. Damit ist das Licht in der Lage, die Erde innerhalb einer Sekunde 7 mal zu umrunden. Zum Vergleich: Die bisher schnellste Weltumrundung gelang einer Concorde 1995. Sie benötigte 31 Stunden, 27 Minuten und 49 Sekunden.

Blitzschnell sehen

Blicken wir in den Alltag. Schaltet man eine Glühbirne ein, sieht man das Licht sofort. Der Grund: Der Lichtstrahl bewegt sich entsprechend der Lichtgeschwindigkeit mit annähernd 300.000 Kilometern in der Sekunde vom Leuchtmittel zu unserem Auge. Die Lichtgeschwindigkeit ist also dafür verantwortlich, dass wir den Alltag – also alles, was um uns herum passiert – ohne Zeitverzögerung sehen. Einen Blitz erblicken wir daher – quasi blitzschnell – im gleichen Moment seines Auftretens, während der Donner, der sich mit der deutlich langsameren Schallgeschwindigkeit ausbreitet, erst zeitverzögert zu hören ist.

Gewaltig - ein Blitz erhellt den Nachthimmel | Bild: photocase / rizi

In 1,3 Sekunden vom Mond zur Erde

Auch beim Telefonieren mit dem Handy oder Smartphone bzw. über Funkwellen spielt die Lichtgeschwindigkeit eine wichtige Rolle. Ruft man zum Beispiel aus Europa in den USA an, bewegen sich die Funkwellen vom Handy des ersten Teilnehmers zu einem Satelliten im All und von dort aus zum Handy des zweiten Teilnehmers. Da sie dabei natürlich eine lange Strecke zurücklegen müssen, sind nicht zeitverzögerte Gespräche nur möglich, weil sich die Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Dass es trotz des hohen Tempos zu Zeitverzögerungen kommen kann, zeigte die erste Mondlandung mit Apollo 11. Als Neil Armstrong  seine berühmten Worte “That’s one small step for man… one… giant leap for mankind.“
sprach, dauerte es 1,3 Sekunden, bis seine Stimme auf der Erde zu hören war. Der Grund für die Verzögerung ist die Entfernung zwischen Mond und Erde, die im Mittel etwa 384.000 Kilometer beträgt und damit größer ist als die Entfernung, die das Licht innerhalb einer Sekunde zurücklegt. Selbst die Lichtgeschwindigkeit wird also durch die immensen Entfernungen im Weltall relativiert. Für die etwa 150 Millionen Kilometer zwischen Erde und Sonne benötigt selbst das Licht 499 Sekunden. Würde die Sonne also plötzlich verschwinden, ginge auf der Erde erst 8 Minuten und 19 Sekunden später das Licht aus.

Das Lichtjahr – eine Zahl mit 11 Nullen

Um die unvorstellbaren Entfernungen im All nachvollziehbar auszudrücken, spricht man übrigens von Lichtjahren. Ein Lichtjahr ist mit etwa 9,5 Billionen Kilometern – eine Zahl mit elf Nullen – die Strecke, die das Licht innerhalb eines Jahres zurücklegt und demnach kein Zeit- sondern ein Längenmaß. Sirius beispielsweise, der hellste Stern am Nachthimmel, ist 8,6 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das sind umgerechnet 817 Billionen Kilometer. Für uns bedeutet diese Entfernung, dass wir Sirius nicht so sehen, wie er heute ist, sondern wie er vor 8,6 Jahren war. Wir können also quasi in der Zeit zurücksehen. Klingt nach Science-Fiction, ist aber aufgrund des Einflusses der Lichtgeschwindigkeit auf unseren Alltag die Realität.

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