Измерение скорости света по астрономическим наблюдениям

Наблюдения Рёмера (1676 г.) – первое экспериментальное определение с.

Рис. 9.1. Относительные движения Земли, Юпитера и его спутника Ио.

Период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет 12 лет. Поэтому в течение земного года смещение Юпитера на орбите сравнительно невелико и им в первом приближении можно пренебрегать. Ближайший спутник Юпитера Ио имеет период обращения 42,5 часа или 1.5 10⁵ сек. Его можно наблюдать в небольшой телескоп. Как известно, 4 самых крупных спутника Юпитера впервые наблюдал Галилей, поэтому эти спутники называют галилеевыми. Орбита Ио находится так близко к Юпитеру, что при наблюдении с Земли Ио регулярно исчезает, попадая в тень Юпитера. Этот момент можно определить с точностью до нескольких секунд.

Рёмер обнаружил регулярные отклонения моментов начала затмения Ио и периода обращения Ио от среднего значения при наблюдении в течение года. Когда Земля в своем орбитальном движении приближается к Юпитеру с максимальной скоростью, период обращения Ио уменьшается (из-за эффекта Доплера) на 15 секунд, а при удалении – увеличивается на эту же величину. Поэтому, когда Земля максимально удалена от Юпитера эти задержки складываются и начало затмения Ио Юпитером сдвигается на ~ 16 минут по сравнению с расписанием затмений, которое должно наблюдаться для среднего периода обращения 42.5 часа.

Рёмер правильно предположил, что наблюдаемая задержка начала затмения Ио во время противостояния Земли на ее орбите относительно Юпитера в 16 минут связана со временем прохождения светом диаметра орбиты Земли. В то время диаметр орбиты Земли точно не был известен. Поэтому он получил для скорости света заниженную величину ~ 200 000 км/сек.