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광속은 말 그대로 빛의 속도다. 빛의 속도는 이제는 정말 누구에게나 익숙한 개념이다. 그러나 상대성이론과 연관된 이 광속은 많은 해석의 차이를 불러온다. 관측체나 발광체의 운동상태에 관계없이 일정한 속도를 지닌 이 괴상한 성질의 빛은 이 성질로 인해서 상대성이론의 기초를 이룬다. |
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빛은 일단 전기장과 자기장이 합쳐진 개념이다. 이 빛은 전기장의 벡터와 자기장의 벡터의 외적(外積)의 형태로 진행한다. 즉, 전기장과 자기장은 서로 수직한 방향으로 전파되고 이들과 동시에 수직한 방향으로 진행한다고 볼 수 있다. 또한 에너지의 수송의 개념으로서 "포인팅 벡터(정의한 사람의 이름을 땄습니다. Poynting Vector)"라는 벡터로 정할 수 있다. "포인팅 벡터"는 당위면적 당 에너지의 수송률을 기술한다. 이로 보아 빛은 전자기파의 형태로 에너지를 전달하게 되는 데 우리가 생각하는 보통의 가시광선이외에도 열을 전달하는 열선, 그리고 X선 같은 것 또한 전자기파에 속하게 된다. |
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파장이 짧은 것부터 감마선, X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 전파등이 있다. |
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광행차는 지구의 공정으로 인하여 생겨나게 된다. 별에서 오는 빛은 그 거리가 워낙에 멀기에 지구에 도착할 때는 평행한 형태로 진행된다. 하지만 지구의 공전으로 인해서 그 별빛의 진행방향에 변화가 오게 된다. 그래서 관측을 할 때 그 변화를 고려해서 관측해야 한다. 가장 쉽게 이해하려면 비오는 날, 차가 움직일 때 그 운동에 따라 차속에서는 비의 방향이 변하게 되는 원리와 비슷하다. 다른 점은 그 빛의 방향이 변하더라도 광속은 변하지 않는다는 점이다. |
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아인슈타인의 일반 상대성이론의 검증(세계1차대전 당시 일식현상 때 빛의 휨을 검증)에서 보여준 빛의 중력에 의한 휨은 중력이라는 존재가 빛의 운동에 영향을 준다는 것을 보여준다. 또한 이는 사건의 진행시간또한 중력의 영향을 받는다는 사실을 유추할 수 있다. 이 중력의 영향력은 "중력렌즈"라는 효과로부터 알 수 있다. 즉, 같은 별이나 그 도중에 있는 천체의 강한 중력장의 영향으로 그 천체주위에 별들의 상이 여러 개가 나타나는 현상을 보이는 것이다. |
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음파의 전달과정에서 음파발생의 발생원과 관측자의 운동상태에 따라 음파의 진동수가 변화하는 현상을 도플러 효과라고 하는 데 음파는 파동의 한 형태이므로 이를 빛의 경우로 옮겨서 생각할 수 있다. 즉 별이 지구에 가까워지면 그 별빛의 원래 스펙트럼의 형태가 파란 색 쪽으로 치우쳐지게 되고 반대의 경우에는 붉 은색 쪽으로 치우쳐지게 된다. 이 사실을 이용하여 허블은 우주의 팽창을 보였다. |
광속의 개념