Hoe groot is dat verschil tussen die verschillende tijdsduren?  

groet, Jan

>De metingen wezen uit dat de omloopsnelheid van Io om Jupiter korter duurt als de aarde Jupiter nadert en langer duurt als de aarde van Jupiter af beweegt.

Ik geloof daar niets van. De omloopstijd van een maan om een planeet laat zich door de beweging van de aarde niet beinvloeden. Althans niet noemenswaard (elke massa trekt aan elke andere, dus Io is voortdurend onder invloed van alle andere planeten en sterren in ons Melkwegstelsel). Dus waar zijn die metingen?
Wellicht wil men dit dan door de veranderende lichtsnelheid verklaren. Ook dan zie ik die berekeningen graag eens getoond.

Dag Jan Veerman,
De 'omloopsnelheid van de maan Io' lijkt in uw tekst twee betekenissen te hebben:
a. de tijdsduur waarin Io een omloop om Jupiter voltooit, bij voorbeeld in seconde
b. de baansnelheid waarmee Io in haar baan om Jupiter beweegt, bij voorbeeld in m/s
Het zou helpen als u de vraagstelling ten aanzien van dit begrip verduidelijkt.

Experimenten waaruit blijkt dat de lichtsnelheid in vacuüm niet constant is, zijn me niet bekend. Zodoende kan ik uw waarom-vraag niet beantwoorden. Misschien doelt u op de metingen die omstreeks 1668 tot 1678 zijn verricht door de Deense astronoom Ole Rømer? Algemeen wordt dit werk geduid in termen van een veranderende afstand tussen de aarde en Jupiter annex Io, uitgaande van de veronderstelling dat de lichtsnelheid constant is, dat wil zeggen onafhankelijk van de snelheid van de aarde ten opzichte van Jupiter en Io.
Zie voor de bepaling van de lichtsnelheid door Rømer en Huygens het artikel
https://en.wikipedia.org/wiki/R%C3%B8mer%27s_determination_of_the_speed_of_light

À propos, waardoor zou volgens u de lichtsnelheid worden beïnvloed? Misschien doordat de aarde beweegt ten opzichte van de 'ether'? Metingen aan de aberratie van sterlicht en aan de snelheid van licht in stromend water zijn door Einstein verklaard met zijn speciale relativiteitstheorie; er bleek geen basis te zijn voor de veronderstelling dat licht zich voortplant door 'ether'. Ook Michelson en Morley vonden geen ondersteuning van de ethertheorie.
Groet, Jaap

@ Jan van de Velde
Als de aarde Jupiter met maximale snelheid nadert is de op aarde geklokte omlooptijd ongeveer 15 seconden korter dan de gemiddeld berekende omlooptijd, en als de aarde met maximale snelheid van Jupiter afbeweegt is de op aarde geklokte omlooptijd ongeveer 15 seconden langer dan de gemiddeld berekende omlooptijd.

@ Theo de Klerk
De omlooptijden van Io zijn in werkelijkheid ook allemaal even lang. De omloop van Io om Jupiter heeft misschien wel het meest constante ritme in ons zonnestelsel. Maar de waarneming, de meting van de tijdsduur gezien vanaf de aarde, van start eclips tot start eclips, geeft verschillende tijdsduren. Door die waarnemingen in 1675 kwam men er voor het eerst met zekerheid achter dat licht een eindige snelheid had. Wat terloops natuurlijk ook klopte is dat de snelheid relatief was, afhankelijk van de snelheid van de waarnemer t.o.v. de bron. Maar in die tijd was dat een natuurlijke vanzelfsprekendheid geheel conform de omarmde principes van Galilei. De waanzin van constante lichtsnelheid zou nog honderden jaren op zich laten wachten. De metingen uit 1675 zijn te vinden op internet (Ole Romer).

@ Jaap
Het gaat om de op aarde gemeten omlooptijd die verschillend, en inherent daaraan de op aarde gemeten snelheid van die omloop. De term 'omloopsnelheid' is inderdaad verwarrend. Bedankt voor je opmerking.

Er zijn nooit experimenten gedaan met bewegende lichtbronnen t.o.v. waarnemende schermen of andersom. Daarom is de werkelijke demonstratie in ons zonnestelsel zo mooi: een bron en een met 30 km/s bewegende waarnemer. Dat lukt in een laboratorium niet.

Inderdaad de metingen door Ole Rømer. Veranderende afstand tussen de aarde en Jupiter annex Io leverde een tijdsverschil op voor de voorspelde tijdstippen waarop de eclipsen zouden moeten verschijnen, waaruit men de eindigheid van de lichtsnelheid afleidde en berekende. Voor die tijd natuurlijk verre van exact, maar met de middelen van die tijd een enorme prestatie. Hoe kom je er bij dat men veronderstelde dat de lichtsnelheid constant was? Die waanzin kwam pas honderden jaren later. De snelheid van het licht werd in de oudheid en in de middeleeuwen als oneindig beschouwd. Galilei voorspelde een eindige snelheid, maar kon dat niet bewijzen.

Nee, het komt niet door de 'ether'. Die bestaat niet. Het komt door de relatieve beweging tussen bron en waarnemer. Snelheid is per definitie altijd relatief t.o.v. iets anders. Einstein heeft overigens niets bewezen over lichtsnelheid. Hij nam iets aan.

 die  15 s kan ik nergens terugvinden. Die zijn dan denk ik ook niet door Romer gemeten en als zodanig gerapporteerd? 

Rømer probeerde een soort sterrenklok te vinden, iets waardoor zeevaarders op zee nauwkeurig de tijd (en dus hun lokatie op zee) konden bepalen. De omlooptijd van Io rond Jupiter is aardig constant en dat zou dus als sterrenklok kunnen dienen. 
Door eclipsmomenten te voorspellen (dat kun je aardig nauwkeurig uitrekenen),  te meten en de meting met de voorspelling (uit een almanak o.i.d.) te vergelijken zou dat ook moeten kunnen.

Wat Rømer echter vond was dat er afwijkingen waren van de voorspelling afhankelijk van de afstand tussen Aarde en Jupiter: 11 minuten later dan voorspeld als Jupiter en Aarde op zijn verst uit elkaar stonden, dus aan tegenovergestelde zijden van de zon, 11 minuten éérder dan voorspeld als ze zo dicht mogelijk bij elkaar stonden (ruwweg een half jaar later), namelijk op een lijn met de zon aan dezelfde kant van de zon:

^{(bewerkt van https://en.wikipedia.org/wiki/R%C3%B8mer%27s_determination_of_the_speed_of_light)}

het verschil in afstand is twee astronomische eenheden (afst aarde-zon) ofwel 300 miljoen kilometer, het verschil in tijd 22 minuten, dus is de conclusie dat licht met een snelheid van 300 000 000 : 1320 (s) = 227 000 km/s reisde. Die 22 minuten hadden er eigenlijk ongeveer 17 moeten zijn. 

Ongezocht bijproduct van die zoektocht naar de sterrenklok was dus de eerste vaststelling van de snelheid van het licht. 

Nergens in de wetenschappelijke discussie uit die tijd wordt door wie dan ook (Rømer zelf, Huygens, Cassini, Newton, Halley) gesuggereerd dat het licht sneller gaat als de Aarde Jupiter aan het inhalen is.  We nemen eclipsen steeds later dan verwacht waar naarmate de Aarde zich van Jupiter verwijdert, en andersom. Dat heeft niks te maken met de relatieve snelheden van Jupiter of de Aarde, maar slechts met groeiende of krimpende afstanden die het licht moet afleggen om ons te bereiken,

Dan die 15 seconden? Als de aarde 90^o voorloopt op Jupiter is de verwijderingssnelheid tussen Aarde en Jupiter maximaal, en ongeveer gelijk aan de baansnelheid van de Aarde rond de Zon, afgerond 30 km/s. Dat is een tienduizendste deel van de lichtsnelheid. In een galileïsche transformatie (foutief, maar goed, laten we even doen alsof) zou het licht dan ook een tienduizendste langer onderweg zijn.
De afstand is daar ongeveer 800 000 000 km. Licht doet daar dus ongeveer 2700 seconden over. Een tienduizendste deel daarvan is een kwart seconde. Geen 15 seconden. 

Kortom, uw hele verhaal is lariekoek. 

Groet, Jan

"Kortom, uw hele verhaal is lariekoek.

Groet, Jan"

Dank u. Ik zal het u beter uitleggen zodat u het misschien wel begrijpt. Hopelijk ben je dan in staat het net zo helder voor je te zien als ik dat doe.

Als de aarde zich verplaatst van het dichtst bijzijnde punt vanaf Jupiter naar het verst verwijderde punt vanaf Jupiter, dan komt de verwachte verschijning van de eclips van Io steeds iets later dan verwacht. Van het begin tot het eind loopt het verschil op tot ongeveer 17 minuten. Om dat verschil gedurende dat traject mogelijk te maken, zal de waargenomen tijdsduur van één omloop ook steeds een beetje langer moeten zijn dan de gemiddelde omlooptijd. Dat begint langzaam op te lopen vanaf het dichtst bijzijnde punt, is het langst als de zich aarde het snelst van Jupiter verwijdert (nl. ongeveel 15 seconden langer dan het gemiddelde), en neemt dan weer langzaam af naar het normale gemiddelde tot de aarde op het verst verwijderde punt staat. Het tegenovergestelde gebeurt in de terugweg van de aarde: dan wordt de waargenomen omloop van Io steeds iets korter, tot maximaal 15 scenden korter op de helft, en neemt dan weer langzaam toe naar het normale gemiddelde tot de aarde weer terug is op het dichtst bijzijnde punt.

Dan die 15 seconden: de waarneming van het hele fenomeen van een omloop van Io kan gezien worden als een lange kegel van fotonen die de aarde passeert. De lengte daarvan is 1,77 (dagen) x 24 x 3600 x 300.000 km = 45.878.400.000 km lang. (300.000 is de snelheid in km/s van het licht dat vertrekt vanaf Jupiter/Io t.o.v. Jupiter/Io.) Deze lengte passeert de aarde in gemiddeld 1,77 x 24 x 3600 = 152.928 seconden. Maar als je die lengte deelt door (152.928 + 15) seconden, dan krijg je een snelheid van 299. 970 km/s. En als je die lengte deelt door (152.928 - 15) seconden, dan krijg je een snelheid van 300.030 km/s. Het maximale verschil met de gemiddelde snelheid is dus 30 km/s meer of minder. Dat is precies de baansnelheid van de aarde.

Groet, ook Jan

   

Wie heeft die15 seconden gemeten? 

De verschillen zijn weldegelijk waargenomen. Zelfs al in de 17e eeuw. Per eclips of omloop was het toen nog niet zo exact, waardoor de meer betrouwbare cumulatie verschillen over een half jaar werden gebruikt om de lichtsnelheid te berekenen. Maar je kunt de verschillen per omloop van Io ook gewoon exact berekenen.

Middellijn aardbaan om de zon is 299.196.000 km. Gedeeld door de lichtsnelheid is dat 998 seconden (16,63 minuten). Dit verschil wordt opgebouwd in een half jaar, gedurende 103,156 omwentelingen van Io om Jupiter. Omdat het verschil tijdens de beweging van de Aarde niet in een rechte lijn, maar langs een halve cirkel wordt opgebouwd vermenigvuldigen we deze tijd met half π, zodat we de opbouw krijgen als deze in gelijke delen langs de halve cirkel verdeeld zou zijn: 998 x ½ π = 1.567,67 seconden. Dit gedeeld door 103,156 (de helft van de omwentelingen per jaar) = 15,197 seconden opbouw verschil per omwenteling van Io, als de Aarde zich op het punt bevindt waar de afstand tot Jupiter het snelst toe- of afneemt. Dat betekent dat het traject van fotonen van een Io-omwenteling de aarde op dit punt in een 15,197 seconden kortere tijdsduur (als de aarde Jupiter nadert) of in een 15,197 seconden langere tijdsduur (als de Aarde zich van Jupiter verwijdert) passeert. Het traject van fotonen is tijdsduur Io-omwenteling x lichtsnelheid = 152.856 seconden x 299.822,236 = 45.825.075.960,048 km lang. Als we de afstand delen door de kortere tijdsduur van een Io-omwenteling, dan krijgen we 45.825.075.960,048 / (152.856-15,197) = 299.822,267 km per seconde waarmee het traject fotonen de Aarde passeert. Dit is 29,8 km/s sneller dan de “lichtsnelheid”. Dat is precies de baansnelheid van de Aarde in de richting van Jupiter. Op dezelfde manier vinden we een snelheid van 29,8 km/s langzamer dan de “lichtsnelheid” als de Aarde zich met maximale snelheid van Jupiter verwijdert. 

In de tijd van Ole Rømer was dat niets bijzonders. Einstein was nog niet geboren en iedere snelheid was sinds Galilei per definitie relatief, dus ook de snelheid van licht. Toen Einstein postuleerde dat licht t.o.v. iedere waarnemer altijd dezelfde constante snelheid heeft, behield het tempo waarmee de eclipsen van Io zich aan ons vertonen echter zijn wisselende karakter. Gaan we dit gewoon weer negeren net als de afgelopen 118 jaar, of …… ?

Zou het mogelijk zijn dat dat tijdsverschil van 11 minuten optreedt omdat de Aarde zich een astronomische eenheid verder weg (of dichterbij) Jupiter bevindt? Oftewel, kwestie van grotere of kleinere afstand?

 nee, dat gaan we niet negeren. Maar uw verklaring van het fenomeen verwart effecten van afstand met die van snelheid, en kunnen we dus gevoeglijk blijven negeren. 

Waargenomen tijdsverschil klopt i.v.m afstand. Maar dat tijdsverschil wordt opgebouwd met langer waargenomen omlopen en neemt weer af met korter waargenomen omlopen. Terwijl de baan van Io een vrijwel perfecte cirkel is die waarbij de omlopen (bijvoorbeeld vanaf Jupiter gezien) allemaal even lang duren. De baanselheid van de aarde in de richting van Jupirter/aarde maakt het verschil in waarnemingen vanaf de aarde.

De omlooptijd kan varieren omdat het licht teruggekaatst tijdens een omwenteling een verschillend lange afstand moet afleggen om op de verplaatsende aarde terecht te komen. Allicht dat dan de aardse klok een wat wisselende tijd aangeeft want die tikt gewoon door.  Omloopstijden kun je ook alleen maar goed meten als het observatiepunt (aarde) stil staat. Of als goed wordt gecorrigeerd voor diens beweging.

Experimenten in deeltjesversnellers om deeltjes snel te laten bewegen botsen ook tegen het feit aan dat geen lichtsnelheid wordt overschreden (en een steeds groter deel van de energie in de relativistische massa gaat zitten). Andere experimentresultaten die met de SRT of ART kunnen worden verklaard doen ook neigen te "geloven" dat Einsteins aanname dat de lichtsnelheid de hoogst haalbare is, correct is tot het tegendeel bewezen wordt. Hij neemt overigens aan dat de lichtsnelheid de hoogst haalbare is en baseert daar zijn SRT/ART op. Nergens wordt bewezen dat dit ook de hoogste snelheid is. Maar geen enkel experiment tot heden leidt tot een andere aanname.

 nee, de afstand aarde-jupiter maakt het verschil

@ Theo
Er is vastgesteld dat "de snelheid van licht" (c) een vaste waarde heeft in een laboratoriumopstelling waarbij bron en waarnemer niet bewegen t.o.v. elkaar. Meer niet.
Het live-experiment in ons zonnestelsel (gratis aangeboden), met een waarnemer die zich met 30 km/s beweegt t.o.v. de bron kunnen we in een laboratorium niet nabootsen. Het resultaat van het live-experiment is duideljk: snelheid is altijd relatief (wisten we eigenlijk al), en dat geldt ook voor licht!

Ik zie dat nog steeds niet. Stilstaande ontvanger-zender en stilstaand medium (of geen medium) geven een signaalsnelheid - zoals de lichtsnelheid. Bewegende bronnen krijgen te maken met een Doppler-effect (blauw/roodshift) terwijl de snelheid niet wijzigt.

Licht verspreidt zich in vacuum. Het magneetveld triggert het elektrische veld en op zijn beurt weer het magneetveld ad infinitum. Dat wil ook zeggen dat als een bron eenmaal een lichtstraal genereert, die lichtstraal met vaste snelheid beweegt en geen "duwtje" krijgt van de bron. Dus of aarde of maan bewegen doet er niet toe: eenmaal licht teruggekaatst gaat dat met eigen snelheid, c, voort.

Beste Jan Veerman,

Zoals we in een eerder topic van u al zeiden:

"Bestaande theorieën verwerpend zonder er iets beters voor in de plaats te stellen laat u de wetenschappelijke methode bewust links liggen."

Wellicht dat er mensen zijn op Wetenschapsforum.nl 
https://www.wetenschapsforum.nl/viewforum.php?f=66
die u overtuigend uw dwalingen kunnen doen inzien. Onze helpers lijkt dat niet te lukken. 

We gaan deze topic maar weer sluiten. Vriendelijk verzoek niet nog eens terug te komen om de schaarse tijd van onze helpers zinloos op te souperen. 

Met vriendelijke groet,
Moderator