Cómo se midió por primera vez la velocidad de la luz

Cómo se midió por primera vez la velocidad de la luz

La velocidad de la luz en un vacío se sitúa en "Exactamente 299.792.458 metros por segundo.". La razón por la que hoy podemos ponerle una cifra exacta es porque la velocidad de la luz en el vacío es una constante universal que se ha medido con láseres; y cuando un experimento involucra láseres, es difícil discutir los resultados. En cuanto a por qué aparece de forma algo visible como un número entero, esto no es una coincidencia. La longitud del medidor se define utilizando esta constante: "la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1 / 299,792,458 de un segundo . ”

Antes de hace unos pocos cientos de años, generalmente se aceptaba o al menos se suponía que la velocidad de la luz era infinita, cuando en realidad es realmente, muy, muy rápida: para la referencia, la velocidad de la luz es solo un poco más lenta que la más rápida En el universo conocido, el tiempo de respuesta de una adolescente si Justin Bieber dijera en Twitter: "El primero en responder a este tweet será mi nueva novia".

La primera persona conocida que cuestionó todo lo relacionado con la "velocidad de la luz es infinita" fue el filósofo Empedocles del siglo V a. Menos de un siglo después, Aristóteles no estaría de acuerdo con Empedocles y la discusión continuó por más de 2,000 años después.

Uno de los primeros individuos prominentes en crear un experimento tangible para comprobar si la luz tenía una velocidad fue el científico holandés, Isaac Beeckman, en 1629. A pesar de vivir en un tiempo anterior a los láseres, lo que me da escalofríos solo de pensar: Beeckman entendió eso. A falta de láseres, la base de cualquier buen experimento científico siempre debe involucrar explosiones de algún tipo; Así, su experimento consistió en detonar pólvora.

Beeckman colocó los espejos a varias distancias de la explosión y preguntó a los observadores si podían ver alguna diferencia cuando el destello de luz reflejada en cada espejo llegaba a sus ojos. Como probablemente puedas adivinar, el experimento fue "poco concluyente".

Un experimento similar más famoso que no involucró explosiones fue posiblemente realizado o al menos propuesto por Galileo Galilei poco menos de una década después en 1638. Galileo, como Beeckman, también sospechaba que la velocidad de la luz no era infinita e hizo referencias pasajeras a un experimento con linternas en algunos de sus trabajos. Su experimento (si alguna vez lo llevó a cabo), involucró colocar dos linternas a una milla de distancia y tratar de ver si había algún retraso notable entre los dos; Los resultados no fueron concluyentes. Lo único que Galileo podía suponer era que si la luz no era infinita, era rápida y que los experimentos en una escala tan pequeña estaban destinados a fallar.

No fue hasta que el astrónomo danés, Ole Römer entró en la refriega que las mediciones de la velocidad de la luz se pusieron serias. En un experimento que hizo que Galileo destellara las linternas en una colina como un proyecto de la feria de ciencias de la escuela primaria, Römer determinó que, a falta de láseres y explosiones, un experimento siempre debería involucrar el espacio exterior. Por lo tanto, basó sus observaciones en el movimiento de los planetas, anunciando sus resultados innovadores el 22 de agosto de 1676.

Específicamente, mientras estudiaba una de las lunas de Júpiter, Römer notó que el tiempo entre los eclipses variaría a lo largo del año (basado en si la Tierra se estaba moviendo hacia Júpiter o alejándose de ella). Curioso por esto, Römer comenzó a tomar notas cuidadosas sobre el momento en que I0 (la luna que estaba observando) aparecería a la vista y cómo se correlacionaba con el momento en que generalmente se esperaba. Después de un tiempo, Römer notó que a medida que la Tierra orbitaba el Sol y, a su vez, se alejaba de Júpiter, el tiempo que Io vería se retrasaría del tiempo esperado anotado en sus notas. Römer (correctamente) teorizó que esto se debía a que la luz reflejada desde Io no viajaba instantáneamente.

Desafortunadamente, los cálculos exactos que usó se perdieron en el incendio de Copenhague de 1728, pero tenemos bastante información de las noticias que cubren su descubrimiento y de otros científicos de la época que utilizaron los números de Römer en su propio trabajo. Lo esencial fue que, utilizando un montón de cálculos inteligentes relacionados con el diámetro de las órbitas de la Tierra y de Júpiter, Römer pudo concluir que la luz demoró alrededor de 22 minutos en cruzar el diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Christiaan Huygens más tarde convirtió esto en números más comunes, demostrando que, según la estimación de Römer, la luz viajaba a unos 220,000 kilómetros por segundo. Esta cifra está un poco alejada (aproximadamente 27% de descuento) de la cifra anotada en el primer párrafo, pero llegaremos a eso en un momento.

Cuando los colegas de Römer expresaron sus dudas casi universalmente sobre su teoría sobre Io, Römer respondió con calma diciéndoles que el eclipse del 9 de noviembre de Io en 1676 iba a llegar 10 minutos tarde. Cuando llegó el momento, los escépticos se quedaron atónitos mientras el movimiento de todo un cuerpo celeste daba crédito a su conclusión.

Los colegas de Römer tenían razón al asombrarse en su estimación, ya que incluso hoy en día, su estimación de la velocidad de la luz se considera asombrosamente precisa, considerando que se realizó 300 años antes de la existencia de ambos láseres, Internet y el de Conan O'Brien. pelo.De acuerdo, era de 80,000 kilómetros por segundo demasiado lento, pero dado el estado de la ciencia y la tecnología en ese momento, eso es notablemente impresionante, particularmente dado que, para empezar, en primer lugar solo estaba trabajando en una corazonada.

Lo que es aún más sorprendente es que se piensa que la razón por la que la estimación de Römer es un poco demasiado lenta tiene menos que ver con cualquier error de su parte y más con el hecho de que el diámetro comúnmente aceptado de las órbitas de la Tierra y Júpiter estaba apagado cuando Römer hizo sus cálculos. Significando que sí, Römer solo estaba equivocado porque otro la gente no era tan asombrosa en la ciencia como él. De hecho, si coloca los números de órbita correctos en lo que se cree que son sus cálculos originales de informes antes de que sus papeles se destruyeran en el incendio mencionado, su estimación es casi exacta.

Entonces, aunque técnicamente estaba equivocado y aunque James Bradley obtuvo un número más preciso en 1729, Römer pasará a la historia como el tipo que demostró por primera vez que la velocidad de la luz no era infinita y logró una figura de juego razonablemente precisa. sobre cuál era la velocidad exacta observando los movimientos de una mota que orbita una bola gigante de gas situada a unos 780 millones de kilómetros de distancia. Ahí mismo, damas y caballeros, es como un badass, sin láseres, hace ciencia.

Datos de bonificación:

  • La energía necesaria para detener la Tierra en órbita alrededor del Sol es de aproximadamente 2.6478 × 10 ^ 33 julios o 7.3551 × 10 ^ 29 vatios hora o 6.3285 * 10 ^ 17 megatones de TNT. Para referencia, la explosión nuclear más grande jamás detonada (el Tsar Bomba por la Unión Soviética) "solo" produjo 50 megatones de TNT por valor de energía. Entonces, se necesitarían aproximadamente 12,657,000,000,000,000 de esas bombas nucleares detonadas en el lugar correcto para evitar que la Tierra orbite alrededor del sol.
  • Aparte del debate sobre si la velocidad de la luz era infinita o no, un debate colateral común a lo largo de la historia fue si la luz se originó o no en el ojo mismo o desde otra cosa. Entre los científicos famosos que creen en la teoría de la "luz emitida desde el ojo" están Ptolomeo y Euclides. La mayoría de los que pensaron que esta teoría era correcta también pensaron que la velocidad de la luz debe ser infinita, porque en el instante en que abrimos los ojos, podemos ver un gran número de estrellas en el cielo nocturno y ese número no aumenta cuanto más miramos, a menos que, por supuesto, anteriormente estábamos mirando una luz brillante y nuestros ojos se están ajustando a la oscuridad.

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