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

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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.

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