Сейчас скорость света в вакууме c не измеряют. В стандартных единицах
она представлена точным неизменным числом. С 1983 г. по международному
соглашению метр был определен как длина пути, которую свет проходит в
вакууме за время в 1/299 792 458 секунды. Из-за этого скорость света
получается равной в точности 299 792,458 км/сек. Поскольку дюйм
определен как 2,54 сантиметра, то и в неметрических единицах у нее тоже
точное значение. Определить единицы длины таким образом имело смысл
только потому, что скорость света в вакууме постоянна; а вот для
подтверждения этого факта опыты все еще нужны (см. вопрос "Постоянна ли
скорость света?"). Кроме того, опыты все еще нужны для измерения
скорости света в средах, вроде воздуха и воды.
До семнадцатого века думали, что свет распространяется мгновенно. Это
подтверждалось тем, что когда земная тень двигалась по луне во время
лунного затмения, не наблюдалось никакой задержки в ее положении, как
должно было быть, если бы c была конечной. Сейчас мы знаем, что свет
просто движется слишком быстро, чтобы эту задержку заметить. В том, что
скорость света бесконечна, сомневался еще Галилео Галилей. Он описал
опыт по измерению скорости, в котором надо было открывать и закрывать
свет маяка и наблюдать за этим с расстояния в несколько миль. Мы не
знаем, попробовал ли Галилей осуществить свой опыт, но опять-таки, c
слишком велика чтобы сработал и его способ.
Первое удачное измерение c провел в 1676 г. Оле Кристенсен Рёмер. Он
заметил, что время между затмениями спутников Юпитера меньше когда Земля
движется к Юпитеру, чем когда она движется от него. Он правильно
подумал, что это происходит от того, что при изменении расстояния от
Юпитера до Земли, меняется и время, которое нужно свету, чтобы его
пройти. У него получилось значение в 214 000 км/сек что оказалось
неточным из-за того, что в то время не были точно известны расстояния
между планетами.
В 1728 г. Джеймс Бредли провел еще один опыт, наблюдая за аберрацией
звезд: кажущимся смещением звезд, происходящим из-за вращения Земли
вокруг Солнца. Он наблюдал звезду в Драконе и увидел, что ее положение
меняется в течение года. Таким образом меняются положения всех звезд,
что отличает это явление от другого - звездного параллакса, которое
сказывается на близких зведах в большей степени. Чтобы представить себе,
что такое звездная аберрация, можно представить себе как движение
влияет на угол падения дождя. Если встать неподвижно под дождь, и если
не будет ветра, то капли будут падать вертикально прямо на голову. Если
же побежать, то окажется, что теперь капли летят в лицо. Бредли измерил
этот угол для звездного света. Зная скорость движения Земли вокруг
Солнца, он получил скорость света в 301 000 км/с.
Впервые измерение c на Земле провел в 1849 г. Арман Ипполит Луи Физо.
Он брал световой луч, отраженный от зеркала, расположенного на
расстоянии 8 км. Луч проходил в просвет между зубьями быстро
вращающегося колеса. Скорость вращения колеса постепенно увеличивалась,
пока свет не начинал на обратном пути проходить в промежуток, следующий
за тем, через который он прошел туда. Тогда луч становилось видно. Было
рассчитано, что с равно 315 000 км/с. В том же году Жан Бернар Леон Фуко
усовершенствовал этот опыт применив вращающиеся зеркала и получил
гораздо более точный ответ в 298 000 км/с. Его способ оказался
достаточным для того, чтобы обнаружить, что свет в воде движется
медленнее, чем в воздухе.
После того, как Джеймс Клерк Максвелл опубликовал свою теорию
электромагнетизма, стало возможно измерять скорость света косвенными
методами, через измерение магнитной восприимчивости и электрической
проницаемости пустоты. Впервые это сделали Вильгельм Эдуард Вебер и
Фридрих Вильгельм Георг Кольрауш в 1857 г. В 1907 г. Роза и Дорси
получили таким способом 299 788 км/с. Тогда это было самое точное
значение.
Разрабатывали много способов, чтобы еще повысить точность измерений.
Вскоре даже стало нужно учитывать показатель преломления в воздухе. В
1958 г. Фрум получил значение 299 792,5 км/с применяя микроволновый
интерферометр и электрооптический затвор (ячейку Керра). После 1970 г. с
разработкой лазеров с высокой спектральной стабильностью, а также
точных цезиевых часов, стало возможно мерять еще точнее. Вплоть до
введения нового определения метра, точность измерений скорости света
постоянно повышалась. Наконец был достигнут уровень точности плюс минус 1
м/с. После этого стало разумнее зафиксировать значение c в определении
метра, а вместо этого с применением лазеров и цезиевых часов повышать
точность измерения расстояний.
.
