Velocità della Luce

[etruscastro]

Fin dai tempi più antichi, astronomi o semplici osservatori del cielo si chiesero a che distanza si potessero trovare tutte quelle stelle che splendevano di notte.

Un pochino per teorie errate, ma soprattutto per la inadeguatezza tecnologica dell'epoca non si è mai potuto rispondere con esattezza a questa domanda soprattutto perché si assumevano per certe alcune “leggi” astronomiche che oggi farebbero quanto meno sorridere, come, ad esempio, che le stelle fossero poste tutte alla stessa distanza o al sistema Geocentrico.

In realtà, i pensatori più arguti iniziarono a porsi domande anche sulla velocità della luce, ma solo in tempi relativamente moderni risalgono i primi tentativi di misurazione, e fin da subito ci si rese conto che, data l’enorme velocità, non poteva essere calcolata con parametri “ordinari” o con velocità a noi familiari.

Agli inizi del XVII secolo, si pensava che la luce potesse percorrere qualsiasi distanza senza impiegare tempo, Galileo Galilei non ne era pienamente d’accordo e per questo ideò un esperimento.
Mandò un suo assistente su una collina dirimpetto a circa un miglio di distanza da lui con una lanterna schermata e al buio, e dall’altro capo lo stesso Galilei.

L’esperimento consisteva nello scoprire la lanterna, e quando l’assistente avesse visto la luce, a sua volta doveva scoprire la sua e calcolare così la velocità della luce.

Ovviamente la velocità e i tempi di reazione dell’insigne scienziato e del suo assistente erano troppo limitati per la velocità in questione.


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Il primo che usò un metodo scientifico nella misurazione, fu l’astronomo Ole Roemer, anche se del tutto inaspettatamente.

Roemer stava eseguendo delle osservazioni accurate sul satellite gioviano Io, calcolò che il satellite impiega circa 1.76 giorni per orbitare intorno al gigante gassoso quindi non era complicato predire con esattezza la posizione del satellite.

Ma non era sempre così, a volte Io anticipava la sua comparsa altre volte la ritardava.
Roemer notò però che Io sembrava essere avanti rispetto all'orbita prevista quando la terra era più vicina a Giove, e indietro quando la terra era più lontana...

Dopo sei mesi di osservazione, ovvero quando la Terra si trovava dall'altra parte della sua orbita, rispetto alla prima osservazione, fu riscontrato un ritardo complessivo dell'ordine di 20 minuti.

Questo valore è circa il tempo impiegato dalla luce per attraversare l'orbita terrestre.
Poiché Roemer disponeva di un valore piuttosto inaccurato del diametro dell'orbita della Terra ricavò una velocità di 214.300 km/s

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FOTO GALILEO GALILEI:

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FOTO OLE ROEMER:


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Si è dovuto attendere fino a metà dell'Ottocento per spostarsi da osservazioni di fenomeni celesti a quelli osservabili sulla Terra, attraverso gli esperimenti di Fizeau e Facoult, che misurarono un valore di 298.000km/s.

Oggi, il valore scientificamente misurato è di 299.792,458 km/s semplificato in 300.000 km/s.


ESPERIENZE DIRETTE:

Ma se ci si allontana dalla Terra e ci si dirige verso gli spazi profondi del cosmo la situazione cambia drasticamente dalle esperienze di Roemer.

Alla velocità della luce ci vorrebbe poco più di 1 secondo per arrivare dalla Terra alla Luna e 8 minuti per raggiungere il Sole, più di 433 anni per approdare sulla stella Polare, oltre 2.500.000 anni per arrivare ad una delle galassie a noi più vicina, quella di Andromeda, e infine alcuni miliardi di anni per spingersi verso le galassie più lontane.

Questo ci porta ad un’unità fondamentale in uso in ambito astronomico, ossia L’ANNO LUCE!

Viste le distanze incredibilmente vaste nel l’universo, non ha senso parlare di km come facciamo sulla Terra, come semplificazione e per non usare numeri spropositati si usa come unità appunto l’anno luce.

Sapendo che la luce nel vuoto ha una velocità finita , 1 anno luce (abbreviato a.l.) corrisponde a ben 9.461.000.000.000 di km (novemilaquattrocentosessantuno miliardi di chilometri!), o circa 63.241 volte la distanza fra la Terra e il Sole.

Questo ci porta ad un pensiero di fondamentale importanza in ambito astronomico.

Quando noi osserviamo una qualsiasi stella (o galassia o nebulosa), stiamo in realtà osservando la luce che partì dalla superficie stellare l’anno esatto rapportato alla distanza, se guardiamo ad esempio Vega (alfa Lirae) distante 27 anni luce, stiamo osservando la stella come era ben 27 anni fa (!).

Possiamo quindi ben dire che l’Astronomia osserva il “passato” per capire il presente ed affrontare il futuro.

ESEMPI DI DISTANZE IN ANNO LUCE:

La luce impiega circa 1,28 secondi per percorrere la distanza che separa la Terra dalla Luna.

La luce impiega circa 8,33 minuti (8 min 19,8 s) per viaggiare dal Sole alla Terra.

1 ora luce corrisponde a circa 1.080.000.000 di chilometri (circa la distanza tra il Sole e i pianeti Giove e Saturno).

Plutone è a circa 39 Unità Astronomiche dalla Terra, il che significa che è a circa 5,4 ore (5 h 24 min) luce dalla Terra.

La stella più vicina alla Terra (escluso il Sole), Proxima Centauri dista 4,22 anni luce dalla Terra, cioè poco meno di 40.000.000.000.000 (quarantamila miliardi) di km.

Il disco della nostra galassia, la Via Lattea, ha un diametro di circa 100 000 anni luce.

La più vicina galassia di grandi dimensioni, la galassia di Andromeda, si trova a una distanza di 2.500.000.000 (2.5 milioni) di anni luce circa.

Alla velocità attuale di circa 61.000 km/h la sonda Voyager I lanciata nel 1977, percorrerà la distanza di 1 anno luce in circa 17.700 anni.

1 anno luce corrisponde precisamente a 9.460.730.472.580.800 m.