Ученые выяснили, как меняется скорость света, когда Усэйн Болт мчит на стометровке
Британские ученые выяснили, как сильно свет замедляет свое движение вокруг олимпийского чемпиона Усэйна Болта, когда тот начинает свой разбег и достигает рекордно высоких скоростей, позволяющих ему постоянно побеждать на Олимпиадах. Результаты исследований были опубликованы в Journal of Physics Special Topics.
Один и тот же объект, который движется в нашу сторону или от нас с достаточно высокой скоростью, покажется нам окрашенным в разные цвета благодаря эффекту сжатия и растягивания волн, открытым в 1842 году австрийским физиком Христианом Допплером. Из-за этого эффекта, так называемого допплеровского смещения, звезды и объекты, которые движутся в нашу сторону, кажутся нам более синими, а удаляющиеся от нас галактики и светила - более красными. Этот же самый эффект влияет и на другие виды колебаний, в том числе звук, рентген или ультрафиолет.
Бенджамин Гриффитс из Лестерского университета (Великобритания) и его коллеги заинтересовались, может ли Усэйн Болт, самый быстрый человек на Земле, разогнаться до таких скоростей, при которых его знаменитая желтая майка поменяла бы свой цвет и стала бы более "синей" при его движении в сторону камеры, и более "красной" - при движении от нее.
Для проведения подобных расчетов ученые взяли данные об ускорении и скорости движения Болта, записанные Международной ассоциацией федераций атлетики во время забегов на одной из последних летних олимпиад. Чтобы сделать расчеты более простыми, Гриффитс и его коллеги вычисляли значения красного и синего смещения ямайского спортсмена для каждых 20 метров, которые пролетал Болт во время пробежки по 100-метровой дистанции.
Это было важно по той причине, что Болт постоянно ускорялся и проходил каждый такой сегмент с все более высокой скоростью - на первые 20 метров он потратил около 2,8 секунд, а последние пробежал всего за 1,61-1,66 секунды, достигнув скорости в 43 километра в час.
Подобная скорость, по расчетам авторов статьи, соответствует допплеровскому смещению в 24 фемтометра (десять в минус пятнадцатой степени метра). Для сравнения, типичная длина волны для лучей желтого света составляет 580 нанометров, что примерно в 25 миллионов раз больше, чем подобное красное или синее смещение.
Как отмечают ученые, человеческий глаз может видеть сдвиги волн в ту или иную сторону примерно на один нанометр, и значение в 24 фемтометра оказывается примерно в 40 тысяч раз меньше этого показателя. Поэтому можно говорить, что зрители и судьи вряд ли могут заметить изменения в цвете майки Болта, хотя высокочувствительные фотодетекторы, вероятно, могут заметить эти сдвиги.
Для того, чтобы это все же произошло, Болту пришлось бы разогнаться до фантастической скорости в 1,86 миллиона километров в час. С примерно такой же скоростью движется солнечный ветер, что недостижимо даже для самых быстрых космических кораблей и других рукотворных объектов.
