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 Bsp.: Die Lichtgeschwindigkeit nach Rømer

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Die Methode, nach der Olaus Christensen Rømer (1644-1716) die Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit abschätzte, wird immer noch gerne als Beispiel genommen. Also:

Rømer glaubte bereits, dass die Lichtgeschwindigkeit c einen endlichen konstanten Wert hat, was erst einige Jahrhunderte später experimentell nachgewiesen wurde (Michelson/Morley 1887). Er beobachtete die Jupitermonde, im Speziellen den innersten Mond Io, und stellte fest, dass die Verfinsterungen des Mondes - also wenn Io in der Schatten Jupiters tritt - Unregelmäßigkeiten aufwießen. Mit einer Skizze tut man sich wie immer leichter:

Opposition Jupiter, nicht maßstäblich
Bei Oppositon, also wenn Jupiter der Sonne gegenübersteht, maß Rømer die Zeiten, wann Io hinter Jupiter verschwand bzw. wann er wieder autauchte.

Ole Rømer (1644-1716)Ein halbes Jahr später (untere Skizze), als die Erde im gegenüberliegenden Punkt ihrer Umlaufbahn stand, versuchte er die Verfinsterungszeiten vorherzusagen, es ergab sich jedoch ein Fehler von gut 22 Minuten.

Rømer postulierte, dass die 'Fehlerquelle' die Laufzeit des Lichtes entlang des Erdbahndurchmessers sein musste, weil ja jetzt die Erde um den Durchmesser ihrer Umlaufbahn weiter entfernt stand. Jupiter hat eine Umlauftzeit von 11.87 Jahren und er hat sich in diesem halben Jahr etwa um 15° auf seiner Bahn weiterbewegt.L' = ca. L+D

Diese Überlegung war natürlich richtig, das eigentliche Problem war aber, dass Rømer den genauen Erdbahndurchmesser noch nicht kannte und diesen schätzen musste. Er nahm ihn mit etwa 2,83 1011 [m] an, also etwas unter dem heute bekannten Wert von ca.
2,99 1011 [m].

Die Geschwindigkeit ist ja bekanntlich Weg/Zeit, also musste er die ihm bekannten Daten einsetzen:

Mit der Näherung L' = L+D (den Winkel lassen wir mal großzügig beiseite) erhält man dann

Lichtgeschwindigkeit nach Rømer

Dieser Wert ist natürlich zu niedrig, in Anbetracht des damaligen Entwicklungsstandes der Physik stimmt er aber recht gut mit dem heutigen Wert von 2.99 108 [m/s] überein! Rømers Methode ist zwar nicht sehr genau gewesen, zeigte aber den Astronomen, dass bei der Analyse von Himmelsbewegungen die Laufzeit des Lichts zu berücksichtigen ist.

 



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