Boşluktaki ışık hızı doğanın temel bir sabiti olup yaklaşık olarak c = 299.792.458 metre/saniyedir. Ancak ışık Dünya’nın atmosferi gibi bir ortamda yol aldığında bu ortamın kırılma indisi nedeniyle hafifçe yavaşlar.
Cevaplamaya başlamadan önce: Bazen hesaplama yaparken farklı şeyleri göz önünde bulundurmam gerektiğini unutabiliyorum, hem yoğunluğumdan hem de bilgi eksikliğinden kaynaklanan. İlhan Bey genellikle destek çıkıyor bu konuda. Eğer bir eksiklik görürse büyük ihtimalle bu cevabın paylaşımını yapar bilginiz olsun.
Bir ortamın kırılma indisi , ışığın hızını boşluktaki hızına göre ne kadar azalttığını ifade eder. Bir ortamda ışığın hızı şu şekilde hesaplanır:
Hava için standart sıcaklık ve basınç koşullarında (STP), kırılma indisi yaklaşık olarak:
Havanın kırılma indisini kullanarak STP koşullarındaki havada ışık hızını hesaplayabiliriz:
Sıcaklık, basınç ve nem gibi atmosferik koşullar havanın kırılma indisinde küçük değişikliklere neden olabilir. Bu faktörlerin Kanada ve Dominik Cumhuriyeti'nde nasıl farklılık gösterebileceğini düşünelim:
Sıcaklık
Kanada’daki daha soğuk sıcaklıklar hava yoğunluğunu artırarak kırılma indisinin artmasına neden olabilir.
Basınç
Kanada’daki yüksek rakımlar (bazı bölgelerde) hava basıncını ve yoğunluğunu azaltarak kırılma indisinin azalmasına yol açabilir.
Nem
Dominik Cumhuriyeti'ndeki yüksek nem, nemli havanın kuru havadan daha yüksek kırılma indisine sahip olması nedeniyle kırılma indisini hafifçe artırabilir.
Atmosferik koşullara bağlı olarak havanın kırılma indisinin kadar değiştiğini varsayalım:[1][2]
Daha Düşük Kırılma İndisi :
Daha Yüksek Kırılma İndisi :
Atmosferik değişiklikler nedeniyle ışık hızındaki maksimum fark şu şekildedir:
Atmosfer Kalınlığı Üzerindeki Etki
Dünya'nın atmosferi yaklaşık olarak 100 km kalınlığındadır. Işığın bu kalınlık boyunca kat ettiği süre şu şekildedir:
Hızında:
Hızında:
Zaman Farkı
Işığın atmosfer boyunca kat ettiği süre farkı şu şekildedir:
Atmosferik koşullar havanın kırılma indisini hafifçe değiştirebilirken ışık hızında meydana gelen farklar oldukça küçüktür. Birkaç metre/saniye veya nanosaniyeler mertebesinde bir zaman farkı oluşur. Bu farklar pratik açıdan önemsizdir.
Direkt olarak sorunuza cevap verecek olursam, hayır, güneş ışığının hızı Dünya’nın ulaştığı yere bağlı olarak önemli ölçüde yavaşlamaz. Sıcaklık, basınç ve nem gibi atmosferik koşullar havanın kırılma indisini hafifçe değiştirebilir ancak ışık hızındaki değişiklikler minimum düzeydedir. Kanada'ya düşen bir güneş ışını, Dominik Cumhuriyeti'ne düşen bir ışınla neredeyse aynı hızda hareket eder. Atmosferdeki unsurlar Dünya'nın farklı yerlerine ulaşan güneş ışığının hızını önemli ölçüde etkilemez.
Hızdaki Yüzdelik Fark:
Optik Yol Uzunluğu Farkı:
Bu 100 km’lik yol uzunluğu farkının yalnızca 2 metre olduğunu gösterir bu da etkinin ne kadar minimal olduğunu ortaya koyar.
Dünya'nın atmosferi kırılma indisi nedeniyle güneş ışığını hafifçe yavaşlatır ancak bu etki tüm coğrafi bölgeler için aynıdır ve minimum düzeydedir. Bu nedenle pratik açıdan güneş ışığı, atmosferik farklılıklardan bağımsız olarak Dünya'nın tüm yüzeyine aynı hızda ulaşır.
Kaynaklar
-
L. Dettwiller. (2022). Short Review On The Refractive Index Of Air As A Function Of Temperature, Pressure, Humidity And Ionization. Optica Open. doi: 10.48550/arXiv.2204.02603. | Arşiv Bağlantısı
-
M. E. Shaheen, et al. (2024). Determination Of The Refractive Index Of Air And Its Variation With Temperature And Pressure Using A Mach–Zehnder Interferometer. Journal of Optics, sf: 2219-2228. doi: 10.1007/s12596-023-01486-2. | Arşiv Bağlantısı
