a ojo de buen cubero

Velocidad de la luz.- Ole Roemer

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El primero en estimar la velocidad de la luz fue el astrónomo danés Ole Roemer, em 1676. En realidad no estaba buscando esta velocidad, sino que se dedicaba a observar las lunas de Júpiter. En concreto, en la observación de Ío fue donde descubrió el fenómeno que valió la primera medida de la velocidad de la luz.

Como Ío está muy centrado en el plano ecuatorial de Júpiter, produce eclipses sobre el planeta en cada vuelta, pero también se esconde en la sombra de Júpiter cuando pasa al otro lado. Roemer observaba los momentos en los que Ío salía a la luz después de haber pasado por la sombra del planeta, y se dio cuenta de que cada vez tardaba un poco más; si al medir el tiempo desde que aparece una vez y vuelve a aparecer, obtenemos tantas horas (42.5 más o menos), la próxima vez habrá tardado un poco más, y así sucesivamente.



En la figura, se muestra el Sol, la Tierra, Júpiter y su satélite Io en su órbita alrededor de este planeta. El Sol ilumina Júpiter, que proyecta su sombra en el espacio.

Cuando la Tierra esté en la posición A, la más cercana a Júpiter, Io aparecerá (en un suponer) de la sombra de Júpiter. El mismo acontecimiento ocurrirá 42.5 horas más tarde, cuando Io haya completado una vuelta.

La Tierra se mueve alrededor del Sol (y no al revés),así que después de que Io de N vueltas alrededor de Júpiter, la Tierra estará en la posición B, la más alejada de Júpiter. Si llamamos P’ el periodo de Io medido por un observador terrestre y P el "verdadero" periodo de Io y nos damos cuenta de que la distancia entre la Tierra y Júpiter se ha incrementado en AB=d=2UA, el diámetro de la órbita aproximadamente circular de la Tierra alrededor del Sol, podremos medir la diferencia NP’-NP=X segundos, que será igual al cociente entre la distancia AB y la velocidad de la luz cFue exactamente esto lo que se le ocurrió a Roemer, y así hizo sus medidas. Por supuesto, el escenario no es tan sencillo, puesto que Júpiter también gira, la sombra cambia de ángulo y más problemas, pero básicamente, la idea era esa.

Por otro lado, lo que Roemer calculó no fue la velocidad de luz, él puso los cimientos para calcularla, pero solo pudo dar un dato de diferencia de tiempos, faltaba la distancia entre la Tierra y el Sol para poder obtener una velocidad. Ese cálculo lo hizo Christian Huygens, obteniendo aproximadamente 220.000 km/s, una velocidad mucho menos a la que se mide actualmente, pero superior con creces a cualquier fenómeno conocido en la época.

El cómo tomó medidas Roemer está muy bien explicado (aunque actualizado a los tiempos modernos) en esta página, donde se ve con detalle los movimientos relativos de los cuerpos, sus velocidades angulares, y finalmente un applet java que nos muestra a la perfección como va aumentando el tiempo de diferencia según la Tierra se aleja de Júpiter. Muy recomendable.

Pero aún así, aunque ya tengamos una velocidad de la luz y sepamos que es finita, está muy alejada de su valor real. Nos interesan experimentos que podamos controlar, no algo que dependa de observaciones astronómicas. Esos experimentos vendrán en la próxima entrega.

Etiquetas: Hágase el electromagnetismo, Un poco de historia

enviado por Sergio @ 12:19 p. m.