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Physik-Know-How

So schnell ist Lichtgeschwindigkeit: Einfach und schnell erklärt

  • Aktualisiert: 29.11.2023
  • 05:08 Uhr
  • Peter Schneider

Nichts ist schneller als Lichtgeschwindigkeit, sagt Einstein. Ganz einfach erklärt: Wie schnell ist Licht eigentlich wirklich und was hat das Ganze mit Masse zu tun? Hier erfährst du es.

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Das Wichtigste zum Thema Lichtgeschwindigkeit

  • Im Vakuum des Weltraums breitet Licht sich mit etwa 1,08 Milliarden Kilometern in der Stunde aus. Für die Strecke von Hamburg nach München bräuchte das Licht im Vakuum nur sechs tausendstel Sekunden, zum Mond immerhin eine Sekunde.

  • Lichtgeschwindigkeit erreichen nur Teilchen ohne Masse - also Photonen, die Lichtquanten der elektromagnetischen Wellen.

  • Ob die Wellen für uns sichtbar sind wie Licht oder unsichtbar wie Radarstrahlen, spielt keine Rolle. Sie sind alle gleich schnell. Und noch wichtiger: Nichts ist schneller.

  • Lichtgeschwindigkeit ist eine der wichtigsten Naturkonstanten. Nur mit ihr konnte Einstein in seiner Relativitätstheorie erklären, wie Raum, Zeit und Schwerkraft miteinander zusammenhängen.

  • Streit der Denker: Da es früher nicht möglich ist zu sehen, wie sich Licht ausbreitet, haben sich Wissenschaftler Jahrtausende lang darüber gestritten, ob Licht unendlich schnell sei.

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Planet-Hopping: Beispiele für Lichtgeschwindigkeit

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Warum nicht mit Lichtgeschwindigkeit zu den Sternen reisen?

Geht nicht, sagt Einsteins Relativitätstheorie. Massereiche Körper können keine Lichtgeschwindigkeit erreichen. Dabei wird es richtig kurios, wenn es ein Raumschiff mit einem noch zu erfindenden Superantrieb schaffen sollte, nahe der Lichtgeschwindigkeit zu fliegen. Wegen der Gleichwertigkeit von Masse und Energie sagen die Formeln der Relativitätstheorie, dass ein Raumschiff umso massereicher würde, je schneller es sich bewegt.

Wissenschaftler:innen ist es immerhin gelungen, sehr kleine Teilchen in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Im CERN-Teilchenbeschleuniger in der Schweiz flogen Protonen mit 99,988 Prozent der Lichtgeschwindigkeit im Kreis. Die Masse der flitzenden Wasserstoffkerne stieg dabei auf ungefähr das 4250-fache ihrer Masse im Ruhezustand.
Wissenschaftler:innen ist es immerhin gelungen, sehr kleine Teilchen in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Im CERN-Teilchenbeschleuniger in der Schweiz flogen Protonen mit 99,988 Prozent der Lichtgeschwindigkeit im Kreis. Die Masse der flitzenden Wasserstoffkerne stieg dabei auf ungefähr das 4250-fache ihrer Masse im Ruhezustand.© iStock Getty Images Plus / Xenotar

Heißt: Würde ein Raumschiff die Energie aufbringen, auf 99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, immerhin schon 296.794.533 Kilometer in der Sekunde, dann würde seine Masse auf das Siebenfache seiner ursprünglichem Masse wachsen, als es noch stillstand. Beschleunigt es weiter, stiege seine Masse irgendwann ins unendliche - aber ohne jemals so schnell wie das Licht zu fliegen.

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Mit Lichtgeschwindigkeit zu Mond, Sonne und Co.

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 299.792.458 Meter pro Sekunde. Wie lange bräuchte man zu anderen Himmelskörpern?
Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 299.792.458 Meter pro Sekunde. Wie lange bräuchte man zu anderen Himmelskörpern?© Galileo

Fun Facts zur Lichtgeschwindigkeit

🐢 Licht in Materie ist langsamer als im Vakuum. Wissenschaftler:innen ist es gelungen Licht in einem ultrakalten Gas auf nur 61 Kilometer pro Stunde abzubremsen.

🏊‍♀️ Licht ist im Wasser deshalb auch nur 230.769 Kilometer pro Sekunde schnell ist.

💾 Die Lichtgeschwindigkeit ist die Obergrenze, um Energie und Daten im Universum zu transportieren.

📺 Jeder Blick durch ein Fernrohr ist auch ein Blick in die Vergangenheit. Schließlich zeigt das Sternenlicht, das bei uns ankommt, den Zustand eines Sterns, als es ihn verließ.

💨 Das physikalische Zeichen "c" für Lichtgeschwindigkeit steht für das lateinische Wort celeritas und bedeutet einfach Schnelligkeit.

🗜️ Die USS Enterprise fliegt mit Warp-Geschwindigkeit gar nicht schneller als das Licht. Stattdessen krümmt das Flaggschiff der Trekkies einfach den Raum vor sich zusammen, so dass es schneller ans Ziel gelangt. Wenn das Albert Einstein wüsste.

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Rakete vs. Lichtgeschwindigkeit

Alles, was der Mensch baut, ist langsam im Vergleich zu Licht. Ein Jumbojet erreicht nur 0,00008 Prozent der Lichtgeschwindigkeit und selbst eine Rakete wie hier im Bild eine Falcon 9 von SpaceX, erreicht nur knapp 0,003 Prozent. Um ein Lichtjahr zurückzulegen, bräuchtest du mit dem Flugzeug 1,2 Millionen Jahre, mit der Rakete schlappe 38.000 Jahre. Das ist umso schlimmer, als der nächste entfernte Stern Proxima Centauri mehr als vier Lichtjahre entfernt ist. Keine guten Aussichten für Kurztrips in der Galaxis.
Alles, was der Mensch baut, ist langsam im Vergleich zu Licht. Ein Jumbojet erreicht nur 0,00008 Prozent der Lichtgeschwindigkeit und selbst eine Rakete wie hier im Bild eine Falcon 9 von SpaceX, erreicht nur knapp 0,003 Prozent. Um ein Lichtjahr zurückzulegen, bräuchtest du mit dem Flugzeug 1,2 Millionen Jahre, mit der Rakete schlappe 38.000 Jahre. Das ist umso schlimmer, als der nächste entfernte Stern Proxima Centauri mehr als vier Lichtjahre entfernt ist. Keine guten Aussichten für Kurztrips in der Galaxis.© SpaceX

Kosmische Meilensteine: Wie weit ist ein Lichtjahr?

Astronom:innen sprechen häufig von Lichtjahren. Damit meinen sie die Distanz, die ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt: 9.460 Milliarden Kilometer. Ein Lichtjahr ist also KEIN Zeitraum, sondern eine Strecke. Entsprechend sind eine Lichtstunde 1,1 Milliarden Kilometer und eine Lichtsekunde gut 300.000 Kilometer.

Aber warum so kompliziert? Zum einen ist der Weltraum so groß, dass Kilometerangaben wenig Sinn haben. Dagegen sind das Licht beziehungsweise elektromagnetische Wellen die wichtigsten Informationen, die Sterne über sich zu uns senden.

Zum anderen ist das "Jahr" für Menschen ein verständlicher Zeitraum. Kombiniert lässt sich mit Lichtjahren gut ausdrücken, wie lange und wie weit eine Welle im Weltraum gereist ist.

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In Lichtgeschwindigkeit zum Physik-Champ

📏 Die exakte Lichtgeschwindigkeit beträgt 299.792.458 Meter in der Sekunde - und zwar auf den Meter genau. Die Physiker:innen müssen es wissen: Sie selbst haben diesen Wert festgeschrieben. Seit 1983 leitet sich die Länge eines Meters von der Lichtgeschwindigkeit ab - und nicht umgekehrt.

👀 Das Besondere an diesem Wert: Nichts ist schneller unterwegs. Das gilt sogar für Licht selbst. Es ist immer gleich schnell - egal wo sich ein Betrachter befindet.

🏎️ Beispiel: Das Scheinwerferlicht eines Autos ist nicht schneller als das eines Lastwagens, wenn das Auto ihn überholt. Kurz gesagt: Licht überholt nicht Licht.

⛐ Die verwirrende Folge: Stattdessen müssen sich Zeit und Raum anpassen, die eine dehnt, der andere krümmt sich. Und wer hat’s erfunden? Einstein!

🧠 Erst das Jahrhundertgenie erkannte, dass (m)asse und (E)nergie über die Lichtgeschwindigkeit c miteinander zusammenhängen. Daraus wurde seine berühmteste Formel: E= mc².

Jets: doch mit Überlichtgeschwindigkeit unterwegs?

Manchmal scheint es in der Galaxie doch Dinge zu geben, die schneller sind als Licht. So schießt aus Galaxiekernen ein sehr schneller, energiereicher Strahl hervor - scheinbar mit Überlichtgeschwindigkeit. Doch es stellte sich heraus, dass dies nur bei bestimmten Blickwinkeln so aussieht - eine Art relative optische Täuschung.
Manchmal scheint es in der Galaxie doch Dinge zu geben, die schneller sind als Licht. So schießt aus Galaxiekernen ein sehr schneller, energiereicher Strahl hervor - scheinbar mit Überlichtgeschwindigkeit. Doch es stellte sich heraus, dass dies nur bei bestimmten Blickwinkeln so aussieht - eine Art relative optische Täuschung.© NASA / Hubble

Die ersten Messungen der Lichtgeschwindigkeit

🏺 Denker wie Aristoteles nahmen vor etwa 2.300 Jahren an, dass Licht schon im Augenblick seiner Entstehung sein Ziel erreicht - und damit unendlich schnell sei. Ehrenrettung: Da Licht nur drei millionstel Sekunden braucht, um einen Kilometer zurückzulegen, kann kein Mensch sehen, wie es sich ausbreitet. Dafür braucht es High-Tech, siehe unten!

😞 Super-Wissenschaftler Galileo Galilei versuchte als erster, die Geschwindigkeit von Licht zu messen - und scheiterte. Seine Methode war zu grob für die flinken Photonen.

🕰️ Doch ohne es zu ahnen, machte Galilei die Bahn frei für die erste brauchbare Berechnung. Der italienische Universalgelehrte hatte nämlich die Jupitermonde entdeckt, die eine gute astronomische Uhr abgeben. Der kleine Io verschwindet regelmäßig hinter dem Riesenplaneten und taucht 41,5 Tage später wieder auf.

🌎 Ole Rømer bemerkte 1676, dass diese Uhr ein halbes Jahr lang jeden Tag ein paar Sekunden nachging, diesen Fehler im darauffolgenden halben Jahr aber wieder wettmachte. Die Erklärung des Dänen: Auf dem Weg um die Sonne entfernt sich die Erde ein halbes Jahr lang von Jupiter und Io, dann nährt sie sich ihnen wieder. Entsprechend braucht ihr Licht mal länger, mal kürzer bis zur Erde.

✋ Pech: Leider kannte Rømer die Distanzen im Sonnensystem nicht. Er konnte daher keinen konkreten Wert für die Lichtgeschwindigkeit ausrechnen.

🧮 Das holte Christiaan Huygens nur zwei Jahre später nach und kam auf 213.000 Kilometer in der Sekunde. Damit lag der niederländische Astronom zwar noch gehörig daneben, aber die Richtung stimmte.

Hier siehst du, wie sich Licht ausbreitet

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Häufige Fragen zur Lichtgeschwindigkeit

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