Kolik váží stín?

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