Velocità della luce: quando e come fu scoperta?

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Per secoli si è ritenuto che la luce avesse una velocità infinita e che si spostasse istantaneamente da un posto all’altro. L’argomento era stato dibattuto dai fisici di ogni tempo, sin dall’antica Grecia, ma nessuno era stato in grado di verificare in modo sperimentale le diverse ipotesi.

L’esperimento di Galileo

Anche Galileo Galilei aveva tentato di misurarla, ma senza successo. Attraverso il suo esperimento Galileo aveva posto due lanterne a una distanza di un miglio, con l’obiettivo di calcolare il tempo che la luce impiegava ad arrivare da un punto all’altro. Per fare ciò si recò, insieme ad un suo assistente, sulla cima di due colline che distavano un miglio. Ognuno di loro aveva una lanterna schermata, per cui Galileo scoprì la sua lanterna, e l’assistente, non appena vide la luce, scoprì a sua volta la lanterna.

L’idea era quella di misurare il tempo necessario per vedere la luce dall’altra collina e qual punto sarebbe stato possibile misurare la velocità dividendo la distanza per il tempo. Tuttavia lo scienziato non riuscì a rilevale la variazione di tempo: per percorrere un miglio, la luce impiega circa 0,000005 secondi, un valore impossibile da misurare con gli strumenti a disposizione di Galileo.

La scoperta di Rømer

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Nel XVII secolo l’astronomo danese Ole Rømer ipotizzava che la luce avesse una velocità enorme, ma non infinita. Fu proprio lui a determinare la velocità della luce nel 1676 nel periodo in cui lavorava all’osservatorio reale di Parigi, mentre osservava il moto di Io, una delle lune di Giove. Questa luna compie un’orbita completa intorno a Giove in 1,76 giorni. L’astronomo si rese conto che il tempo impiegato dalla luna non era sempre lo stesso: infatti in alcuni periodi dell’anno, quando la Terra era più lontana da Giove, il tempo aumentava, mentre quando Terra e Giove erano più vicini, la rivoluzione veniva compiuta in un tempo minore.

E qui il genio di Rømer comprese tutto: la differenza era dovuta alla velocità della luce. Se la velocità non è infinita, deve impiegare un certo tempo per giungere da Giove alla Terra ed è per questo che quando la Terra è più lontana, ci mette più tempo.

velocita? della luceCome ogni nuova scoperta, anche l’ipotesi di Rømer non era ben vista da diversi studiosi del periodo, tra cui il direttore dell’osservatorio Gian Domenico Cassini. Allora Rømer, per convincere il proprio capo, annunciò che l’eclissi di Io del 9 novembre 1676 sarebbe avvenuta con 10 minuti d’anticipo rispetto all’orario previsto. Come è semplice dedurre Rømer aveva ragione e Cassini si convinse. La previsione di Rømer dipendeva soprattutto dalle sue intuizioni riguardo la velocità della luce: l’astronomo spiegò che la velocità della luce era tale da impiegare 22 minuti a percorrere il diametro dell’orbita terrestre il cui valore era impreciso. Tuttavia, con i dati a disposizione l’astronomo riuscità a dare una prima stima della velocità della luce dal valore di 220.000 km al secondo, una misura non corretta (la velocità precisa è 299.792,458 km/s), ma certamente la più prima mai misurata fino ad allora.

Lo scienziato comunicò la sua scoperta alla Accademia delle Scienze e la notizia venne pubblicata il 7 dicembre 1676, data che viene ancora oggi ricordata come quella della prima determinazione della velocità della luce. Il valore della velocità della luce fu poi misurato con dei metodi più precisi, prima dal matematico olandese Christiaan Huygens nel 1790, in seguito da diversi fisici con precisione assoluta: un raggio luminoso viaggia nel vuoto a 299.792.458 metri al secondo.