Svjetlost putuje od Sunca do Zemlje približno osam minuta i 19 sekundi. Do Merkura stiže za nešto više od tri minute, a do Neptuna putuje dulje od četiri sata. Zbog tih udaljenosti Sunce uvijek vidimo s vremenskim odmakom, a naredbe svemirskim letjelicama stižu s kašnjenjem.
Vrijeme putovanja Sunčeve svjetlosti do planeta razlikuje se od vremena potrebnog da njegova slika stigne do Zemlje. Razlikuje se i od kašnjenja radijske poruke poslane letjelici. U svakom slučaju svjetlost i signal moraju prijeći drukčiju udaljenost.
Koliko dugo svjetlost putuje do Merkura, Marsa i ostalih planeta?
Usporedba u nastavku izračunata je iz karakterističnih udaljenosti planeta od Sunca u NASA-inoj tablici planetarnih podataka. Udaljenost je podijeljena brzinom svjetlosti u vakuumu, približno 299.792 kilometra u sekundi. Vrijednosti su zaokružene na sekundu; ne predstavljaju trenutačan položaj planeta.
Merkur je od Sunca udaljen oko 58 milijuna kilometara, a Neptun oko 4,5 milijardi. Svjetlost u oba slučaja putuje jednakom brzinom. Razliku u vremenu stvara duljina puta, gotovo 78 puta veća do Neptuna nego do Merkura.
U vanjskom dijelu Sunčeva sustava već je Saturn dovoljno daleko da Sunčeva svjetlost do njega putuje približno sat i 20 minuta. Uran je prima nakon otprilike dva sata i 39 minuta, a Neptun nakon četiri sata i 11 minuta.
Zašto osam minuta i 19 sekundi nije uvijek točan odgovor?
Planeti ne obilaze Sunce po savršenim kružnicama. Tijekom godine približavaju mu se i udaljavaju, pa se mijenja i vrijeme putovanja svjetlosti. Broj iz usporedbe zato je praktična referentna vrijednost, a ne precizan odgovor za svaki datum.
Zemlja je u najbližoj točki putanje, perihelu, od Sunca udaljena približno 147,1 milijun kilometara. U najudaljenijoj, afelu, udaljenost raste na oko 152,1 milijun kilometara. Iz tih udaljenosti dobivamo približno osam minuta i 11 sekundi te osam minuta i 27 sekundi. Razlika između krajnjih vrijednosti iznosi oko 17 sekundi.
Na Merkuru je promjena znatno veća. Njegova udaljenost od Sunca kreće se približno od 46 do 69,8 milijuna kilometara. Svjetlosti tada treba oko dvije minute i 33 sekunde, odnosno tri minute i 53 sekunde. Jedna vrijednost od tri minute i 13 sekundi dobro služi usporedbi planeta, no tijekom Merkurove godine vrijeme putovanja svjetlosti mijenja se za približno 80 sekundi.
Sunce uvijek vidimo s odmakom
Svjetlost koju sada primamo sa Sunca krenula je prema nama prije nešto više od osam minuta. Ako se na njegovoj vidljivoj površini pojavi promjena, promatrač na Zemlji ne može je vidjeti prije nego što njezino zračenje prijeđe taj put. Teleskop može prikazati sitnije detalje, ali ne može ukloniti kašnjenje.
Na Neptunu bi isti Sunčev događaj postao vidljiv mnogo kasnije. U pojednostavljenoj usporedbi pri referentnim udaljenostima, svjetlost koja do Zemlje stigne oko podneva do Neptuna bi stigla tek nakon 16 sati. To nije posljedica drukčijeg sata ili sporije svjetlosti u vanjskom Sunčevu sustavu: Neptun se nalazi mnogo dalje od izvora.
Svaki udaljeni objekt vidimo onakav kakav je bio kada je s njega krenula svjetlost. To vrijedi i za Sunce koje gledamo sa Zemlje i za galaksije koje snimaju svemirski teleskopi. Kod Sunca govorimo o minutama, kod bliskih zvijezda o godinama, a kod udaljenih galaksija o milijardama godina. Razlika je u udaljenosti koju svjetlost mora prijeći.
Koliko traje put svjetlosti od planeta do Zemlje?
Kada gledamo Mars, Jupiter ili Saturn, uglavnom primamo Sunčevu svjetlost koja se od njih odrazila. Ona je najprije putovala od Sunca do planeta, a zatim od planeta do Zemlje. Drugi dio puta ovisi o položaju obaju planeta u njihovim orbitama.
Vrijednost od približno 43 minute za Jupiter opisuje put od Sunca do Jupitera. Ne smije se automatski upotrijebiti kao kašnjenje Jupiterove slike u našem teleskopu. Jupiter može biti na istoj strani Sunca kao Zemlja ili na suprotnoj, pa je njegova udaljenost od nas promjenjiva. Za točan vremenski odmak neke opservacije treba izračunati udaljenost Jupitera od Zemlje na datum promatranja.
Slično vrijedi za Mars. Radijskom signalu od Zemlje do Marsa treba približno tri do 22 minute, kako objašnjava NASA-in vodič o svjetlosnim udaljenostima. To nije ista vrijednost kao približno 12 minuta i 41 sekunda od Sunca do Marsa. Marsova udaljenost od Sunca i njegova udaljenost od Zemlje dvije su različite veličine.
Može li snažnija antena ubrzati poruku?
Radijski valovi i vidljiva svjetlost oblici su elektromagnetskog zračenja. U vakuumu putuju istom brzinom. Snažniji odašiljač i bolja antena mogu olakšati prijam ili povećati količinu poslanih podataka, ali ne skraćuju vrijeme potrebno da signal prijeđe određenu udaljenost.
Ako naredba do letjelice putuje deset minuta, odgovor poslan odmah nakon primitka može se vratiti tek nakon još deset minuta. Čekanje u tom idealnom primjeru traje najmanje 20 minuta. Vrijeme obrade naredbe, izvođenje zadatka i čekanje termina za komunikaciju dodatno ga produljuju. Zbog toga roverima na Marsu nije moguće upravljati kao automobilom na daljinsko upravljanje u susjednoj prostoriji.
Što se događa sa svjetlošću u Sunčevoj unutrašnjosti?
Osam minuta do Zemlje odnosi se na let zračenja kroz svemir nakon izlaska iz Sunca. Ne uključuje prijenos energije iz duboke unutrašnjosti zvijezde. Energija nastaje nuklearnom fuzijom u jezgri i zatim prolazi kroz guste slojeve plazme, uz brojna međudjelovanja sa česticama.
U vanjskom dijelu unutrašnjosti energiju prenosi i gibanje plazme. Većina zračenja koje naposljetku putuje prema Zemlji izlazi iz fotosfere, Sunčeve vidljive površine. Nije stoga ispravno zamisliti jedan foton koji iz jezgre bez prepreka izleti i osam minuta poslije stigne do naših očiju.
Čak i kada zračenje napusti Sunce, put do udaljenih planeta ostaje dug. Letjelica kod Neptuna primila bi radijsku naredbu sa Zemlje tek nakon nekoliko sati, a kontrola misije morala bi još toliko čekati na njezin odgovor. Snažnija antena ne može ukloniti to kašnjenje.
