Was ist relative Geschwindigkeit?
Die Relativgeschwindigkeit bezieht sich auf die Geschwindigkeit und Richtung eines Objekts in Bezug auf eine andere Referenz. Es gibt keine Standardreferenz für eine Relativgeschwindigkeit; Einige Verweise, wie der Grund, sind jedoch viel praktischer als andere. Aufgrund dieses Prinzips ist es möglich, dasselbe Objekt mit mehreren unterschiedlichen Geschwindigkeiten und jeweils einem unterschiedlichen Referenzrahmen zu beschreiben. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch keine Relativgeschwindigkeit in diesem Sinne.
Normalerweise müssen sich alle Geschwindigkeiten auf einen Trägheitsrahmen beziehen. Jeder Referenzrahmen im Raum, der nicht beschleunigt, ist gleichermaßen geeignet. Die Erdoberfläche ist eine gute Näherung für einen Trägheitsreferenzrahmen, wenn die beteiligten Entfernungen nicht zu groß sind. Dies liegt daran, dass kleine Bereiche flach und stationär erscheinen. Objekte scheinen sich in Ruhe zu befinden, wenn sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Boden bewegen. Wenn die Entfernungen zu groß werden, ist es nicht mehr sinnvoll, Geschwindigkeiten relativ zum Boden anzugeben. Aufgrund der Erdrotation bewegen sich verschiedene Teile des Globus in verschiedene Richtungen.
Beispielsweise versteht es sich, dass eine Geschwindigkeit von 70 Meilen (112,7 km / h) pro Stunde auf der Autobahn relativ zum „stationären“ Boden ist. Dies liegt daran, dass sich die Erdoberfläche um ihren Kern dreht und sich die Erde um die Sonne bewegt. Das Sonnensystem selbst dreht sich um das Zentrum der Milchstraße und so weiter. Daher ist eine Geschwindigkeit nur dann sinnvoll, wenn sie sich auf einen Referenzrahmen bezieht. Eine Autobahngeschwindigkeitsbegrenzung ist tatsächlich eine relative Geschwindigkeitsbegrenzung.
Der dänische Astronom Ole Christensen Rømer maß 1676 zum ersten Mal die Lichtgeschwindigkeit. Er verglich die Zeit, die das Licht für die Reise von Jupiters Mond Io benötigte, als sich die Erde in verschiedenen Entfernungen von ihm befand. Als die Erde weiter vom Jupiter entfernt war, dauerte es merklich länger, bis das Licht eintraf. Rømer ist jedoch nicht bekannt, dass Licht sich nicht so verhält wie gewöhnliche Materie. Die Lichtgeschwindigkeit und die gesamte elektromagnetische Strahlung sind konstant, unabhängig davon, wer sie beobachtet.
1905 stellte der deutsche Physiker Albert Einstein die Theorie auf, dass die Bewegung eines Beobachters die Lichtgeschwindigkeit nicht beeinflusst. Dieser Durchbruch diente als Grundlage für die Theorie der speziellen Relativitätstheorie. Die Implikationen sind im Bereich der Physik weitreichend, auch wenn sie im Alltag normalerweise nicht zu spüren sind. Im Wesentlichen bedeutet das Prinzip, dass die Lichtgeschwindigkeit keine Relativgeschwindigkeit im bisherigen Sinne ist. Vielmehr ist die Zeit selbst von der Bewegung eines Beobachters abhängig.