Insgesamt braucht das Licht der Sonne 8 Minuten und 19 Sekunden um die Erde zu erreichen. Die Sonnenstrahlen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit, also mit 299.792,458 Kilometer in der Sekunde, durch das Vakuum des Weltalls. Trotzdem gelangt das Sonnenlicht erst nach 499 Sekunden zu unserem, 149.597.870 Kilometer von der Sonne entfernten Planeten. Die Geschwindigkeit des Lichts ist im Weltall immer gleichbleibend. Daher werden große Entfernungen zwischen Himmelskörper in Lichtjahren gemessen, also die Anzahl der Jahre, die das Licht benötigt, um von A nach B zu kommen. Ebenso kann man dadurch sagen, dass die Erde und die Sonne rund 8 Lichtminuten entfernt sind.
Autor: Dr. Hannelore Dittmar-Ilgen Wie lange braucht eigentlich das Licht von der Sonne bis zur Erde? Diese Zeit lässt sich leicht berechnen, wenn man die Lichtgeschwindigkeit kennt (und natürlich den Abstand zwischen Sonne und Erde).
- Die Lichtteilchen, auch Photonen genannt, sind die Teilchen, die im Vakuum am schnellsten unterwegs sind, nämlich mit Lichtgeschwindigkeit.
- Im Vakuum beträgt die Lichtgeschwindigkeit (rund) 300 000 km/s. Hier steht "km/s" für die Einheit "Kilometer pro Sekunde". Das sind (in wissenschaftlicher Schreibweise und SI-Einheiten) 3 * 109 m/s.
- Der (mittlere) Abstand zwischen Sonne und Erde beträgt 150 Mio. km, ausgeschrieben: 150 000 000 km. Diese Zahl wird auch als Astronomische Einheit (abgekürzt AE) bezeichnet. Viele Abstände im Planetensystem werden in dieser Einheit angegeben.
- Die Formel für die Ausbreitung des Lichts lautet: s = v * t, da es sich hierbei um eine Bewegung mit gleicher Geschwindigkeit handelt. Dabei steht s für den zurückgelegten Weg, v für die Geschwindigkeit und t für die Zeit. Diese Formel muss nun nach der Zeit t umgerechnet werden. Es ergibt sich: t = s/v.
- Im betrachteten Fall ist s der Abstand Sonne - Erde und v die Lichtgeschwindigkeit. Beide Größen müssen Sie in die Formel einsetzen. Achten Sie jedoch auf die korrekten Einheiten, das heißt, Sie verwenden entweder Kilometer oder Meter als Einheit.
- Sie erhalten: t = s/v = 150 000 000 km/300 000 km/s = 1500 : 3 = 500 s.
- Das Licht benötigt also von der Sonne bis zur Erde rund 500 Sekunden. Das sind etwas mehr als 8 Minuten (genau: 8 Minuten und 20 Sekunden).
Erstaunt? Tatsächlich ist das Licht von der Sonne nicht "sofort" da, wie man vermuten könnte. Auch das vom Mond reflektierte Licht braucht einen Moment (knapp 1 Sekunde), bis es auf der Erde ankommt. Und das Licht von sehr weit entfernten Sternen ist schon mal einige Jahre unterwegs, bevor Sie es auf der Erde sehen können (hieraus resultiert übrigens die Einheit "Lichtjahre").
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Licht bewegt sich im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von 299.792.458 Metern pro Sekunde.
Das entspricht 299.792 km pro Sekunde.
Physik für Albert Einstein
Als groben Richtwert kann man sich merken, dass Lichtgeschwindigkeit ungefähr 300.000 Kilometer pro Sekunde entspricht.
Dabei spielt es keine Rolle, wie schnell sich die Lichtquelle selber bewegt. Licht wird immer mit Lichtgeschwindigkeit abgestrahlt. Allerdings gelten die oben genannten Werte nur für das Vakuum, also zum Beispiel im Weltall. Durch "Stoffe" bzw. Materie wird das Licht abgebremst oder, wenn die Stoffe das Licht gar nicht durchlassen, reflektiert.
Wie schnell ist das im Vergleich?
Wenn man sich die Geschwindigkeiten verschiedener Dinge vorstellt, wird einem bewusst, wie ungeheuer, ja unvorstellbar schnell Licht ist.
Richtungsänderung durch Linsen
Die Geschwindigkeit von Licht ist im Wasser oder in Glas erheblich geringer. Das ist für die Wirkungsweise von Linsen sehr entscheidend, da das Licht deswegen gebrochen wird. Das bedeutet, die Lichtstrahlen werden in ihrer Richtung abgelenkt.
Für die Funktionsweise eines Mikroskops ist die lichtbrechende Wirkung von Linsen entscheidend.
Naturkonstante Lichtgeschwindigkeit
Lichtgeschwindigkeit ist eine sogenannte Naturkonstante. Das heißt, die Physik geht davon aus, dass sich die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum nicht verändert. Und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit und Richtung der ausstrahlenden Lichtquelle.
Als konstanter Wert spielt die Lichtgeschwindigkeit in physikalischen Theorien eine zentrale Rolle. So basieren die Allgemeine Relativitätstheorie und die Spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein (1879 - 1955) auf einer festgelegten Lichtgeschwindigkeit. Masselose Teilchen (z.B. Licht-Photonen) bewegen sich demnach grundsätzlich im Universum mit Lichtgeschwindigkeit, Masse-Teilchen dagegen immer langsamer.
Man kann daher auch sagen: Lichtgeschwindigkeit ist das Schnellste, was es im Universum gibt und geben kann.
Entfernungen mit Licht messen
Die Entfernung, die das Licht in einer Sekunde zurücklegt, entspricht ungefähr dem 8,5 fachen des Erdumfangs. Der Mond ist etwa 384.400 km von der Erde entfernt. Licht, dass vom Mond reflektiert wird, braucht also etwas mehr als eine Sekunde, ehe wir es auf der Erde sehen. Die Sonne ist rund 147 Mio. km entfernt. Für diese Strecke braucht das Licht rund 490 Sekunden, also etwas mehr als 8 Minuten.
Um die ungeheuren Entfernungen im Weltall beschreiben zu können, benutzt man die Lichtgeschwindigkeit. Aus der Formel
- Lichtgeschwindigkeit = ca. 300.000 km pro Sekunde
kann man ableiten, dass
- ein Lichtjahr ca. 9 460 730 472 580,8 km ≈ 9,5 Billionen km = 9,5 Billiarden Meter
entspricht. Das Licht legt also in einem Jahr eine Entfernung von rund 9,5 Billionen km zurück.
Der uns nach der Sonne am nächstgelegene Stern ist Alpha Centauri (genau genommen sind das drei Sterne). Er ist 4,36 Lichtjahre entfernt. Gemeinsam mit Milliarden weiterer Sterne bilden wir eine Galaxie, die Milchstraße. Die nächste Galaxie wiederum ist die Große Magellansche Wolke - sie ist 160.000 Lichtjahre entfernt. Und das ist quasi die nächste Nachbarstadt. Dank der Lichtgeschwindigkeit können wir die Größe des Universums zwar beschreiben, aber dennoch ist sie unvorstellbar ...
Video über Lichtgeschwindigkeit
Das folgende Video ist als "Dokumentation" zwar etwas dramatisierend, aber enthält doch interessante Herleitung vieler Besonderheiten der Lichtgeschwindigkeit (Länge: ca 45 min)
Video über LichtgeschwindigkeitWer entdeckte die Lichtgeschwindigkeit?
Der dänischen Astronomen Ole Rømer (1644-1710) erkannte als erster, dass das Licht eine endliche Geschwindigkeit hat, die man messen kann. Durch die Beobachtung der Dunkelheitsphasen des Jupiter-Mondes Io berechnete er, dass das Licht etwa 22 Minuten brauchen würde, wenn es die Entfernung der Erdumlaufbahn um die Sonne zurücklegen würde. Er kam so auf eine Lichtgeschwindigkeit von etwa 220.000 km pro Sekunde - damit wich seine Berechnung nur um rund 26% von der tatsächlichen Lichtgeschwindigkeit ab. Eine beeindruckende Leistung ...
Der Suchmaschinenkonzern Google feierte am 7. Dezember 2016 fast überall auf der Welt die Entdeckung der Lichtgeschwindigkeit durch den dänischen Astronomen Ole Rømer (1644-1710) mit einem Doodle auf seiner Startseite - allerdings leider nicht in Deutschland. Das animierte Doodle (eine grafische Abwandlung des Google Logos) zeigt den nachdenkenden Ole Rømer, der durch sein Fernrohr schaut. Auf dem Bild sind weiterhin die Erde mit dem Mond sowie der Jupiter und einer seiner Monde zu sehen.
Literatur über Lichtgeschwindigkeit
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Siehe auch
Speedpainting Albert Einstein (von Martin Mißfeldt, 16.8.2007, Digitale Malerei)