ความเร็วแสงและความเร็วเสียง

แสงและเสียงคือคลื่นสองชนิดที่นำข้อมูลจากสิ่งแวดล้อมมาสู่การรับรู้ของเรา แต่ทั้งสองเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ซึ่งเป็นเหตุผลของปรากฏการณ์หลายอย่างที่เราพบเจอในชีวิตประจำวัน

ความเร็วแสง (Speed of Light)

ความเร็วแสงในสุญญากาศคือความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้ในจักรวาล มีค่าประมาณ 300,000,000 เมตรต่อวินาที (299,792,458 เมตรต่อวินาที) แสงเป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษคือ ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกลาง ในการเดินทาง ด้วยเหตุนี้ แสงจากดวงอาทิตย์และดวงดาวอันไกลโพ้นจึงสามารถเดินทางผ่านอวกาศอันว่างเปล่ามาถึงโลกได้

• ความเร็วโดยประมาณ: 300,000 กม/วินาที
• ประเภท: คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
• ตัวกลาง: ไม่จำเป็นต้องใช้

ความเร็วเสียง (Speed of Sound)

ความเร็วเสียงนั้นช้ากว่าแสงอย่างมหาศาล โดยเดินทางในอากาศที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียสได้เร็วประมาณ 343 เมตรต่อวินาที เสียงเป็น คลื่นกล (Mechanical Wave) ซึ่งเกิดจากการสั่นสะเทือนของอนุภาคตัวกลาง ดังนั้นเสียงจึง จำเป็นต้องมีตัวกลาง (เช่น อากาศ, น้ำ, หรือของแข็ง) ในการเดินทางและไม่สามารถเดินทางในสุญญากาศได้

ความเร็วของเสียงจะเปลี่ยนแปลงไปตามชนิดและความหนาแน่นของตัวกลาง โดยทั่วไปเสียงจะเดินทางได้เร็วที่สุดในของแข็ง, รองลงมาคือของเหลว, และช้าที่สุดในอากาศ

• ความเร็วโดยประมาณ (ในอากาศ): 343 เมตร/วินาที
• ประเภท: คลื่นกล
• ตัวกลาง: จำเป็นต้องใช้

ตัวอย่างในชีวิตจริง: ฟ้าแลบและฟ้าร้อง

ปรากฏการณ์ที่แสดงความแตกต่างของความเร็วทั้งสองได้ชัดเจนที่สุดคือ ฟ้าแลบและฟ้าร้อง

ทั้งสองสิ่งนี้เกิดขึ้นพร้อมกันจากการปล่อยประจุไฟฟ้าของเมฆ แต่เนื่องจาก แสงเดินทางเร็วกว่าเสียงเกือบล้านเท่า เราจึงมองเห็นแสงของฟ้าแลบได้แทบทันที ในขณะที่เสียงของฟ้าร้องต้องใช้เวลาหลายวินาทีในการเดินทางผ่านอากาศมาถึงหูของเรา เราจึงสามารถประมาณระยะห่างของพายุได้ โดยทุกๆ 3 วินาทีที่นับระหว่างเห็นฟ้าแลบและได้ยินฟ้าร้อง จะมีค่าเท่ากับระยะทางประมาณ 1 กิโลเมตร