Você sabe como e quando a velocidade da luz foi medida?
A velocidade da luz no vácuo é uma
constante universal, que é importante em muitas áreas da Física. O seu
valor é exatamente 299.792.458 metros por segundo (ou 300.000 km/s, como
também é utilizado), que define que o tamanho de um caminho percorrido
pela luz no vácuo dura o intervalo de 1/299.792.458 de um segundo.
Esse é o valor definitivo e foi medido com lasers.
Porém, nem sempre se acreditou que a velocidade da luz fosse finita. Há
alguns séculos, pensava-se o contrário disso, mas hoje sabemos que ela é
sim muito (muito e muito) rápida, mas tem um valor definido.
O primeiro relato de questionamento sobre a velocidade da
luz partiu do filósofo Empédocles, no século 5 a.C., que acreditava que
ela era infinita. Algumas décadas mais tarde, Aristóteles discordou da
afirmação do outro filósofo, levando a discussão por mais de 2 mil anos,
até o momento em que a curiosidade de um cientista pôde ser combinada
com os recursos mais avançados da época.
Primeiros valores
Fonte da imagem: Shutterstock
Foi quando o holandês Isaac Beeckman, em 1629, realizou o
primeiro experimento tangível para testar se a luz tinha mesmo uma
velocidade definida. Para realizar o processo, Beeckman utilizou um
experimento com detonação de pólvora.
A experiência do cientista holandês consistia em colocar
espelhos a várias distâncias da explosão, tendo algumas pessoas para
observar. Enquanto fazia o processo, ele perguntava aos observadores se
eles conseguiam ver quaisquer diferenças no flash de luz refletido em
cada espelho que estava em seus campos de visão.
Infelizmente, o experimento tinha uma forma difícil de
medição de algo mais exato e foi declarado como inconclusivo. Mas valeu a
tentativa, Beeckman! Ao menos seu nome pode ter servido como inspiração
para um programa infantil de ciências dos anos 1990 (porém, com a
grafia Beackman).
As lanternas de Galileu
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Assim como Beeckman, Galileu também acreditava que a
velocidade da luz não era infinita. Por isso, em 1638, ele partiu para o
seu experimento a fim de fazer a primeira medição dessa velocidade na
História. Seu método era muito simples. Ele e um assistente ficaram a
uma distância de mais ou menos um quilômetro e meio.
Eles tinham lanternas que podiam ser cobertas e descobertas,
e Galileu deveria observar se havia qualquer atraso perceptível entre a
luminosidade das duas. Esse experimento também foi inconclusivo, mas
Galileu teve certeza de que “se a velocidade não for instantânea, ela é
extraordinariamente rápida".
Como parte do experimento, Galileu provavelmente utilizou um
relógio de água, em que a quantidade de líquido que esvazia de um
recipiente representa a quantidade de tempo que passou. Dessa forma, ele
apenas deduziu que a luz viaja ao menos dez vezes mais rápido do que o
som.
Cálculos nos céus
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Em 1675, o astrônomo dinamarquês Ole Römer percebeu,
enquanto observava uma das luas de Júpiter, que os tempos dos eclipses
pareciam depender das posições relativas daquele planeta e da Terra. Se a
Terra estava perto de Júpiter, a órbita daquela lua parecia acelerar.
Se a Terra estava longe de Júpiter, ela parecia desacelerar.
Raciocinando que a velocidade orbital daquela lua não deveria ser
afetada pelo seu distanciamento, ele deduziu que a aparente mudança se
originava do tempo extra em que a luz viajava quando a Terra estava mais
distante de Júpiter.
Após essa observação, Römer também percebeu que, à medida
que a Terra orbitava o Sol e se afastava de Júpiter, o tempo que a lua
levava para ser vista era maior que o esperado, segundo suas anotações.
Ele então teorizou que isso acontecia porque a luz refletida daquela lua
não viajava instantaneamente.
Ele chegou à conclusão que levava cerca de 22 minutos para a
luz atravessar a distância da órbita da Terra ao redor do Sol, e que
ela devia ter viajado a 200.000 km/s. O astrônomo anunciou o resultado
de suas pesquisas, oficialmente, no dia 22 de agosto de 1676.
Novos valores
Com o passar das décadas e séculos, outros cientistas
fizeram as suas definições baseadas na de Römer, como James Bradley, em
1728, que estimou que a velocidade da luz no vácuo seria em torno de
301.000 km/s, usando a refração estelar para calcular esse valor.
Outro cientista que declarou um número foi o francês
Hippolyte Louis Fizeau, que estimou o valor de 313.300 km/s em uma
experiência com luz, espelhos e uma roda dentada. Leon Foucault, em
1862, já estava quase chegando ao valor oficial que temos atualmente, e o
estimou como sendo de 299.796 km/s.
Depois disso, mais alguns estudos foram realizados por
outros cientistas, chegando a números aproximados. Até que, em 1983, o
valor atual foi estipulado definitivamente pela Conferência Geral de
Pesos e Medidas com o número de 299.792.458 metros por segundo, devido à
redefinição da medida do metro no Sistema Internacional de Unidades.
*Publicado originalmente em 13/02/2014.
Fonte:megacurioso.com.br
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