Tempos da luz

2015/03/13 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Historia
• Fisika
• Biografiak

“E si realmente a luz tardase un tempo en chegar desde Júpiter?”. Cassini e Rømer buscaban una explicación, xa que non podían entender por que as eclipses de Io ás veces producíanse antes do que esperaban e outras máis tarde. E esa cuestión da luz podía explicala. Pero entón, a luz acababa cunha velocidade finita? Cassini descartou esta idea. Rømer avanzou. Cóntao na Academia de Ciencias de París, en setembro de 1676, e publícao a finais de ano. Non fixeron moito caso ao astrónomo danés. A maioría tiña claro, como os grandes Kepler e Descartes, que a velocidade da luz era infinita.

Era un debate de moitos séculos. Na época dos filósofos gregos, Enpedokles foi o primeiro en propor que a luz tiña una velocidade finita. En Baia a visión de Aristóteles foi a máis estendida: “a luz non é un movemento”. Despois, Herón de Alexandría defendeu que o movemento si, pero que tiña una velocidade infinita, argumentando que podemos ver estrelas tan afastadas axiña que abrimos os ollos. E é que naquela época críase que a luz saía dos ollos.

XI. A principios do século XX, Ibn ao-Haytham demostrou que a luz emitida por unha fonte de luz reflíctese nos obxectos en todas as direccións e que a luz reflectida polos obxectos vese cando entra nos ollos, e non pola contra a través dos raios de luz que emitimos desde os ollos. Ao-Haytham cre que a luz tiña una velocidade finita e, ademais, variable en función da densidade da materia que atravesa. XIII. No século XIX, Roger Bacon defendeu, baseándose nos escritos da o-Haytham, a velocidade finita da luz.

Pero XVII. A principios do século XX, Kepler volveu propor que a velocidade da luz era infinita, ao ver que o baleiro non era un obstáculo claro. Na súa opinión, a luz emitida desde o punto A podíase ver simultaneamente no punto B, aínda que entre os dous puntos había varios quilómetros de billóns. Ademais, o gran filósofo e matemático Descartes compartía as ideas de Kepler e defendía con firmeza os seus argumentos.

Galileo tentou pór un pouco de luz naquel debate. Pensou que debía haber algunha forma de demostrar empíricamente esta cuestión. E en 1638 propuxo un experimento: En ambos os outeiros colocaríase una persoa cunha lanterna cuberta. Uno deles descubriría a lanterna e, ao ver a súa luz, o que estaba na outra outeiro faría o mesmo. O primeiro mediría o tempo transcorrido desde que a lanterna fora cuberta ata que viu a luz da segunda. Así saberían se a luz tiña una velocidade finita. Parece que Galileo tentouno, e en 1667 os investigadores da Accademia do Cimento de Florencia tamén fixeron o experimento, pero non foron capaces de sacar conclusións.

Cassini e Rømer si viron que das observacións de Io deducíase que a luz tardaba un tempo en chegar á Terra. De feito, estaba a investigarse outra cuestión. Galileo descubriu en 1610 as catro lúas de Júpiter e propuxo posteriormente que esas lúas de Júpiter podían ser uns magníficos reloxos paira calcular a súa lonxitude. Paira iso requiríanse medidas precisas das órbitas das lúas.

A iso incorporouse Rømer tras finalizar os seus estudos na Universidade de Copenhague. En 1671 estivo varios meses apoiando ao astrónomo francés Jean Piccard na illa danesa de Hven, no observatorio Uranienborg de Tycho Brahe. Observaron as eclipses de Io. Era una forma de medir a duración da súa órbita. E é que visto desde a Terra, Io ocultábase detrás de Júpiter cada vez que formaba una órbita. Por tanto, a duración da órbita de Io era a comprendida entre a eclipse e a eclipse.

Ao ano seguinte, Rømer viaxou ao Observatorio de París paira colaborar con Giovanni Cassini. Cassini tamén levaba anos observando as eclipses de Io. Cassini e Rømer déronse conta de que o tempo entre as eclipses de Io era algo raro. Sabían que a duración da órbita de Io debía ser fixa, sempre a mesma. Así era tamén da nosa Lúa, e do resto das lúas e planetas. Pero os datos eran variables. E ademais déronse conta de que a distancia entre as eclipses era maior cando a Terra afastábase de Júpiter e menor cando a Terra achegábase a Júpiter.

Pero como era posible que a órbita da Terra afectase a Io? Non se podía. A única explicación era a velocidade da luz. Se a luz tardaba un tempo en chegar de Io á Terra, cando a Terra afastábase tardaría máis tempo, polo que a eclipse ver máis tarde. Cassini foi o primeiro en dar esa idea. En agosto de 1676 escribe: “a diferenza suxire que a luz tarda en chegar desde o satélite até nós”. Pero Cassini non estaba convencido e rexeitou totalmente a idea, pensando que serían erros de observación ou que habería outra razón.

Rømer avanzou. Analizando ben os datos, calculou que tardaba 22 minutos en atravesar a órbita terrestre. Non calculou a velocidade; en definitiva, o importante era demostrar que tiña a velocidade finita. Christian Huygens tomou a idea con entusiasmo. E baseándose no traballo de Rømer, el fixo os cálculos: 230.000 km/s (76% do aprobado na actualidade).

 

Bibliografía:

Bobis, L. e Lequeux, J.: Cassini, Romer and the velocity of lixeiro. Journal of Astronomical History and Heritage 11(2), 97-105 (2008)

Dabrowski, J.P., Snyder, G., Marschall, L.: “Jupiters moon and the speed of lixeiro”. Project CLEA (Contemporary Laboratory Experiences in Astronomy), Gettysburg College

Júncher, D.: “Ole Rømer” Niels Bohr Institute, Univesity of Copenhagen

Nissani, M.: “A Case History in Astronomy and Physics: The speed of lixeiro” Wayne State University

 

"Esta entrada participa no 3er festival #CulturaCientífico"