Lichtfehler

Beschreibung des Bildes: Wenn sich ein Beobachter mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegt, die der des Lichts nahekommt, hat er die Illusion, alle Objekte im Universum vor sich zu sehen, sowohl die vor ihm liegenden als auch die dahinter liegenden. Alle Objekte neigen dazu, sich in der Richtung zu sammeln, in die sich der Beobachter bewegt. Dies ist das Phänomen vonLichtfehler. Darüber hinaus werden durch den Doppler-Effekt die Wellenlängen der Lichtquellen komprimiert und das Panorama wird leicht blau. Schließlich variiert die Lichtmenge erheblich und wird vorne stärker und hinten schwächer. Bildquelle:astronoo.com

Der Regen fällt

Wir alle haben schon einmal beobachtet, wie der Regen auf unsere Windschutzscheibe fällt, wenn wir schnell im Auto unterwegs sind. Dieses bizarre optische Phänomen lässt uns glauben, dass Regen diagonal auf uns zufällt, wenn er vertikal fällt. Je schneller wir uns bewegen, desto „schräger“ fällt der Regen. Mit anderen Worten: Die scheinbare Richtung der Wassertropfen hängt von der Geschwindigkeit ab. Für diejenigen, die segeln, ist das gleiche Phänomen zu beobachten, aber dieses Mal mit dem Wind. Je schneller das Segelboot fährt, desto mehr haben die Segler das Gefühl, gegen den Wind zu fahren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Regen im Stillstand senkrecht fällt, die Quelle der Wassertropfen befindet sich über unserem Kopf. Je schneller wir uns bewegen, desto mehr erscheint uns die Quelle der Wassertropfen in unserer Bewegungsrichtung, also vor uns. Dieses optische Phänomen, das wir bei Regen beobachten, tritt auch beim Wind auf: Je schneller unser Segelboot fährt, desto mehr scheint die scheinbare Richtung des Windes in die Richtung unserer Bewegung zu passen.

Dieses optische Phänomen betrifft auch das Licht. Es istJames Bradley(1693–1762), der nach einer Segelfahrt auf der Themse in Begleitung eines Seemanns, der ihm das Phänomen erklärte, auf die Idee gekommen sein soll, dieses Phänomen auf das Licht anzuwenden. Im Jahr 1725 verstand Bradley das Phänomen, indem er Variationen in der scheinbaren Position des Sterns γ Draconis untersuchte.

Dieses nicht-intuitive relativistische Phänomen heißtAberration des Lichts. Aberration ist daher die Änderung der scheinbaren Richtung eines Signals, wenn wir uns bewegen. Je schneller wir fahren, desto mehr scheint sich die Landschaft in Fahrtrichtung vorwärts zu bewegen. Umgekehrt verbreitert sich die Rückseite des Dekors.

Wenn ein Beobachter sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt, wird er die überraschende Illusion haben, vor sich alle Objekte zu sehen, die sich vor ihm befinden, aber auch alle Objekte, die sich dahinter befinden.

Der Doppler-Effekt

Ein weiterer Effekt, der auftritt, wenn wir uns schnell bewegen, ist der Doppler-Effekt. Dieser Effekt ist bekannt, denn wir alle haben das Geräusch eines Krankenwagens gehört, der auf uns zukam und dann wegfuhr. Wenn sich der Krankenwagen uns nähert, ist der Ton der Sirene höher, wenn er sich entfernt, ist der Ton der Sirene leiser.

Dieses Phänomen betrifft auch Lichtwellen. Während beim Ton der Ton variiert, ist es beim Licht die Farbe. Wenn man sich einer Lichtquelle nähert, komprimiert sich die Wellenlänge und die Lichtquelle verschiebt sich leichtblau werden. Wenn wir uns davon entfernen, dehnt sich die Wellenlänge der Lichtquelle in Richtung Rot aus, sie geht leicht aberröten.

Lichtmenge

Ein weiterer Effekt kommt zu den vorherigen hinzu, wenn wir uns schnell bewegen. Mit der Geschwindigkeit der Bewegung nimmt der Lichtstrom zu, genauso wie der Fluss eines Flusses, der sich schnell auf dem Wasser bewegt.

Die scheinbare Strömung des Flusses scheint größer zu sein als im Stillstand. Bei einer Bewegung nahe der Lichtgeschwindigkeit schwankt die Lichtmenge stark und wird vorne stärker und hinten schwächer. Bis zu dem Punkt, dass man vorne völlig gesättigtes Licht und hinten völlige Dunkelheit sieht.

Hinweis: Zwischen der Wellenlänge (λ) und der Frequenz (ν) besteht folgender Zusammenhang: ν = c / λ wobei ν = Wellenfrequenz in Hertz, c = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in m/s und λ = Wellenlänge in Metern.