ماهي السنة الضوئية وكم تبلغ سرعة الضوء

بعد الصور التي نشرتها ناسا للكون الفسيح التي تظهر ملايين بل ومليارت المجرات التي تبعد عن بعضها البعض ملايين السنين الضوئية والتي تبين مدي حجم الكون الشاسع  وقدمه ، كان من الضروري معرفة ماهي السنة الضوئية وكم تبلغ مدة المسير أو السفر بين مجرة وأخري وكوكب وأخر ، وتذكر في كل مرة ترى فيها صورًا لمجرات إلتقطها مرصد هابل الفضائي أو جيمس ويب أن هذه الأجرام بعيدة عنا جدا لمسافات تفوق الخيال.

من المؤكد أن إستخدام المتر والقدم كوحدات قياس للمسافة على الأرض مناسب، لكن عندما يتعلق الأمر بالمسافات الكونية فإن سرعة الضوء هي وحدة القياس المعتمدة.

الصور التي إلتقطها التليسكوب جيمس ويب الجديدة لعناقيد المجرات وبحار النجوم وإنفجاراتها هي مزيد من الأدلة الباهرة واللانهائية على وجود الله تعالى وعظمة صنعه وإبداعه لهذا الوجود ، وتظهر حجم الكون الشاسع . يقول الخالق تبارك وتعالى { وَالسَّمَاءَ بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ } (٤٧)' [سورة الذاريات]

{ لَخَلقُ السَّماواتِ وَالأَرضِ أَكبَرُ مِن خَلقِ النّاسِ وَلكِنَّ أَكثَرَ النّاسِ لا يَعلَمونَ } [غافر: ٥٧]

كثيرا ما نسمع عن أن دولة ما تسبق دولة أخري في تقدمها بسنين ضوئية وهو قطعا تعبير مجازي يعبر عن السخرية والغرض منه هو تفسير الفرق الشاسع بين دولة وأخري ، ولكن علميا ما هي السنة الضوئية وكم تبلغ مدتها أو ماهي المسافة المقطوعة خلال سنة ضوئية واحدة. 

إذا إفترضنا أنك في رحلة على مركبة تحلق بسرعة الضوء ، ستتمكن من اللف حول الأرض سبع دورات ونصف في الثانية الواحدة ، وهي رحلة يستحيل الخروج منها على قيد الحياة. 

ولكن في حقيقة الأمر أن المكوك الفضائي يقطع ثمانية كيلومترات في الثانية الواحدة ، أي أننا سنستغرق نحو 37,200 عام للسفر سنة ضوئية واحدة على متن مكوك فضائي ، إذا ما هي السنة الضوئية وكيف يمكن قياسها 

ما هي السنة الضوئية ؟

السنة الضوئية ببساطة هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة في فراغ ، ويجب التشديد على الفراغ لأن الضوء يتباطأ أثناء مروره عبر أي نوع من أنواع المادة. (في الماء ، مثلا ، ينتقل الضوء حوالي 25 بالمائة أبطأ منه في الفراغ )  ولذلك فأن السنة الضوئية هي وحدة قياس المسافة وليست وحدة زمن (كما قد يبدو للبعض)

السنة الضوئية

المسافات في الكون شاسعة جداً بحيث تقاس بالسنين الضوئية وهي المسافة التي يقطعها الضوء في السنة ، حيث أن سرعة الضوء تساوي 299,792,458 م/ثانية وهي السرعة القياسية القصوى في الكون بحيث لا يوجد شيء أسرع من الضوء.

فإذا كانت سرعة الضوء هي 300000 كم/ثانية فعلينا أن نضرب هذا الرقم في 60 ليعطينا المسافة التي يقطعها في الدقيقة ثم نضرب الناتج في 60 ليعطينا المسافة التي يقطعها الضوء في الساعة ثم نضرب الناتج في ٢٤ ليعطينا المسافة في يوم ثم نضرب الناتج النهائي في ٣٦٥ ليعطينا المسافة التي يقطعها الضوء في السنة (وهو تعريف السنة الضوئية).

والناتج النهائي للسنة الضوئية هو الرقم التالي:

( 9,460,800,000,000 كم ) تسعة تريليون وأربعمائة وستون بليوناً وثمانمائة مليون كيلومتر.

وهو القيمة المعروفة بالفعل للسنة الضوئية وموجودة في الثوابت الفيزيائية

إذا فإن السنة الضوئية هي مسافة و ليست زمن ويمكن تعريف السنة الضوئية علي أنها المسافة التي يقطعها الضوء في زمن قدره سنة أي ٣٦٥ يوم.

فإذا تم تقدير سرعة الضوء بإنها تقريبا ٣٠٠ الف كيلومتر في الثانية أي 1.08 مليار كيلومتر في الساعة أو حوالي 26 مليار كيلومتر في اليوم أو 9.460 تريليون كيلومتر في السنة ..

بمعني أن لو المسافة بين كوكب الأرض و كوكب آخر في مجرة أخري في الكون الفسيح تعادل سنة واحدة ضوئية فهذا يعني ان المسافة بين كوكب الارض وهذا الكوكب البعيد تعادل 9.460 تريليون كيلومتر .

ولك أن تتخيل لو أن هذا الكوكب يبعد عنا ألف سنة ضوئية أو مليون سنة ضوئية أو مليار سنة ضوئية فهو يبعد عنا مسافة 9.460 تريليون كيلومتر مضروب في ألف أو مليون أو مليار .

يمكننا أيضاً أستخدام سرعة الضوء من أجل قياس المسافات في نظامنا الشمسي ، فالشمس تبعد حوالي ثمان دقائق ضوئية عن الأرض وهي المسافة التي يقطعها الضوء من الشمس حتي يصل إلى الأرض ( المسافة بين الأرض والشمس حوالي 151 مليون كيلومتر ) ، ويبعد القمر حوالي ثانية ضوئية واحدة فقط عن الأرض ( المسافة بين الأرض والقمر حوالي 384 ألف كيلومتر ) ، والضوء الذي تراه قادماً من الكواكب الخارجية كان قد صدر عنها قبل ساعات قليلة مضت. 

في الواقع أن السفر إلي الكوكب الأحمر (كوكب المريخ ) يحتاج ما بين ستة أشهر إلى عام للوصول إلى الكوكب المجاور الذي يبعد عنا 12,5 دقيقة ضوئية. 

كيف ومتي بدأ استخدام مصطلح السنة الضوئية كوحدة قياس :

عالم الفلك الدانمركي اول رومر هو أول من بدأ معرفة وتطبيق السنة الضوئية كوحدة قياس من القرن السابع عشر. أظهرت حساباته وتجاربه أن الضوء يسافر 131000 ميل في الثانية ، مع الأخذ بالإعتبار أنه كان يقوم بهذا العمل بعد 60 سنة فقط من إختراع التلسكوب ، يقول فريدريك أرينو، وهو عالم فلك ومؤرخ علم في مرصد باريس، "إن مفهوم سرعة الضوء كمقياس للمسافة وجد بالفعل في نهاية القرن السابع عشر ، بعد إكتشاف مدى دقة سرعة الضوء من قبل رومر".

ولكي ندرك سعة الكون نشير إلى أن السفر من جانب مجرة درب التبانة إلى الجانب الآخر من مجرتنا يتطلب نحو 100,000 سنة ضوئية ، أما أندروميدا وهي أقرب مجرة إلينا فتبعد نحو 2,5 مليون سنة ضوئية ، أي أن الضوء يستغرق 2,5 مليون عام ليقطع المسافة من مجرة درب التبانة إلى أقرب مجرة إلينا. 

كذلك على سبيل المثال يقع نجم سيريوس ، النجم الأكثر لمعانا في السماء ، على بعد 8.6 سنة ضوئية من الأرض ، بعبارة أخرى، نحن دائما نرى سيريوس كما كان قبل 8.6 سنة ، بينما يبعد نجم بروكسيما سنتوري أقرب نجم إلينا أكثر من أربع سنين ضوئية،