Kolik váží stín?Vsauce

Ahoj, tady Michael z Vsauce. Jsem si jistý, že vás taky baví dělat stíny rukama. Kolik ale takový stín váží? Zní jako hloupá otázka, protože to hloupá otázka je. Stín přece nemůžete dát na váhu a zvážit ho. Ale těleso, na které stín dopadá můžeme zvážit. Víme také, že světlo má energii. Když světlo dopadne na nějaký předmět, trochu na něj přitom zatlačí.

Když světlo dopadá na povrch Země, na každých 6,5 cm čtverečných tlačí síla půl miliardtiny kilogramu. To skoro nic není. Ale na velké ploše už můžou být výsledky zajímavější. Během slunečného dne váží Chicago o 140 kg více. Jen kvůli tomu, že na něj tlačí dopadající sluneční záření. Ve vesmíru, kde nejsou sluneční větry odraženy atmosférou ani magnetickým polem, jsou důsledky ještě znatelnější.

Vesmírné plavidlo cestující ze Země na Mars je světlem odkloněno o 1 000 km ze svého směru. S těmito jevy se proto musí při cestách na Mars počítat. Dokonce se nám podařilo vytvořit stroje, které umí plachtit na světle. Velké, lesklé plachty, které jsou tlačeny kupředu slunečním světlem. Takže je možné spočítat, ale složité změřit, že oblasti ve stínu váží méně, než okolní oblasti, tlačené světlem.

Dost už ale o Slunci. Existují tři vesmírná tělesa schopná vrhat okem viditelný stín na povrch Země. První je samozřejmě Slunce a druhý je Měsíc. Co je ale to třetí? Venuše. Pete Lawrence to prověřil prostřednictvím DigitalSky. Aby si byl jistý, že stín, který vidí, je způsobený Venuší, použil válec, který může být namířen na přesné místo na obloze.

Dovnitř válce vložil stínidlo ve tvaru symbolu Venuše. Takhle vypadal obraz vycházející z válce, když byl namířen mimo Venuši na relativně tmavý a pro lidské oko prázdný kus oblohy. Tenhle obraz vyšel z válce, když byl namířen na Venuši. Stín Venuše. Všichni víte, že světlo je rychlé. 299 792 458 m/s neboli c.

Ale tohle světlo i světlo vycházející z vaší obrazovky a dopadající na sítnici se pohybuje o něco pomaleji než c. c je totiž rychlost světla ve vakuu. Světlo kolem nás však cestuje jiným prostředím. V tomto případě vzduchem. Rychlost světla ve vzduchu je o něco málo pomalejší než ve vakuu. 298 925 574 m/s Je to zajímavé.

Světlo totiž cestuje různými materiály různou rychlostí. c je ale nejvyšší možná rychlost v našem vesmíru. Přestože žádné těleso této rychlosti nedosáhne, je možné předehnat světlo v jiných materiálech. Nabitá částice, například elektron, je schopná pohybovat se vodou rychleji než světlo. Nikdy ale ne rychleji než c. Když se to povede, stane se něco podobného jako akustický třesk.

Objeví se optický třesk. Při akustickém třesku je zvuk vycházející z tělesa ve formě tlakových vln. Čím více se těleso přibližuje rychlosti zvuku, rychlosti, kterou se od něj zvuk vzdaluje, mají vlny méně času vzdálit se od předchozích vln, až se nakonec všechny vlny spojí do jedné a její hustota a tlak jsou ohromné, což vytvoří akustický třesk. Pokud se nabitá částice pohybuje látkou, jejíž částice jsou polarizovatelné, molekuly vysílají fotony.

Každý foton má čas odlétnout a jejich vlny se vzájemně vyruší, takže nedochází k žádnému záření. Jenže čím rychleji se částice pohybuje, tím méně času mají fotony na únik. Jejich vlny se začnou sčítat, což vyvolá optický třesk. Astronauti, obzvláště ti, kteří letěli až na Měsíc, viděli záblesky světla.

Mnoho lidí tento jev připisuje částicím pohybujících se lidským okem rychleji, než to dokáže světlo. Vznikaly jim optické třesky přímo v očích. Když už je řeč o rychlosti světla, několik z vás mi poslalo tuto otázku. Popisuje možnost pohybu rychlejšího než c. Takhle by to vypadalo. Chci stisknout tlačítko, které je ode mě jeden světelný rok daleko. To znamená, že světlu, nejrychlejší věci ve vesmíru by to ode mě k tlačítku trvalo rok.

Co kdybych si ale vyrobil tyč dlouhou světelný rok ode mě až k tlačítku. Pak bych do ní na jednom konci strčil. Zmáčkl by druhý konec to tlačítko okamžitě? Jestli ano, vyzrál jsem tím na rychlost světla? Poslal jsem informaci rychleji než světlo? No... Teď už se nebavíme o rychlosti světla, že ne?

Bavíme se o rychlosti tlaku. Když zatlačíte na pevné těleso, pošlete tělesem sérii tlakových vln. Ta se pohybuje rychlostí zvuku v dané látce. Informace "Někdo na nás zatlačil, měli bychom se pohnout," cestuje touto tlakovou vlnou rychlostí zvuku. Když hýbeme malými předměty, nejsme schopní to vnímat. Když bych ale tlačil tyč dlouhou světelný rok, trvalo by to déle.

Můžeme tento jev pozorovat na předmětech, kterými tlaková vlna cestuje pomaleji. Například pokus, který provedli na Veritasiu s použitím pružin. Informace, která pružině dá vědět, že je v pohybu, cestuje pružinou tak pomalu, že to lze pozorovat na zpomaleném záznamu. Jestli jste neviděli videa o pružinách na Veritasium, o hodně jste přišli. Měli byste se podívat na všechny jejich videa. Jsou skvělá. Ještě ale dokončím myšlenku. Rychlost tlaku není nekonečná, a není to ani rychlost světla.

Světlo ale může tlačit na vás. Vážíte víc, když máte rozsvíceno, než když jste ve tmě. Do popisu videa jsem dal odkazy na pár zábavných i vědeckých zajímavostí. A jako vždycky... Díky za sledování. Překlad: Zarwan www.videacesky.cz