Velocidade da luz

A velocidade da luz no baleiro, comunmente representada coa letra c, é unha constante física universal importante en moitos campos da física. O seu valor é de exactamente 299.792.458 metros por segundo (≈3.00 x 108 m/s) (1.079.252.848,8 km/h), un valor exacto, polo que a lonxitude do metro defínese a partir desta constante así como a definición estándar internacional de segundo. Como explicación da exactitude citada, hai que ter en conta que aínda que anteriormente a velocidade da luz medíase en función de espazo e tempo e as súas unidades, hoxe en día é a unidade de lonxitude, o metro, a que é definida en función da velocidade da luz no baleiro, como o espazo que percorre a luz en 1/299.792.458 de segundo. De acordo coa relatividade especial, c é a velocidade máxima á que todas as partículas sen masa e os seus campos asociados (incluíndo a radiación electromagnética tal como a luz e as ondas gravitacionais) viaxan no baleiro. É tamén a velocidade da gravidade (é dicir, das ondas gravitatorias) predita polas teorías actuais. Estas partículas e ondas viaxan a c, independentemente do movemento da fonte ou do sistema de referencia inercial do observador. Na teoría da relatividade, c interrelaciona o espazo e o tempo, e tamén aparece na famosa ecuación de equivalencia masa-enerxía, E = mc2. Noutros medios, esta velocidade é menor e depende do índice de refracción. A velocidade á que a luz se propaga a través de materiais transparentes, como o vidro ou o ar, é menor que c. A relación entre c e a velocidade v á que viaxa a luz a través dun material denomínase o índice de refracción n do material (n = c / v). Por exemplo, o índice de refracción do vidro pola luz visible é tipicamente de aproximadamente 1,5, o que significa que a luz no vidro viaxa a c / 1,5 ≈ 200.000 km/s; o índice de refracción do aire pola luz visible é de 1,000293, polo que a velocidade da luz no aire é de 299 705 km/s (preto de 88 km/s máis lenta que c). Nalgúns casos, pódese considerar, de xeito aproximado, que a luz e outras ondas electromagnéticas móvense "instantaneamente", pero para longas distancias e medidas moi sensibles á súa velocidade finita ten efectos perceptibles. Por exemplo, na comunicación con sondas espaciais afastadas, unha mensaxe pode tardar varios minutos e ata horas en ir desde a Terra ata a sonda. A luz das estrelas que vemos e nos deixaron fai moitos anos, o que permite estudar a historia do universo mediante a observación de obxectos distantes. A velocidade finita da luz tamén limita a velocidade máxima teórica dos ordenadores, xa que a información debe ser enviada dentro do ordenador dun chip a outro. Finalmente, a velocidade da luz pódese utilizar en medidas de tempo de voo para medir grandes distancias cunha alta precisión. A primeira proba experimental de que a luz tiña unha velocidade finita (a diferenza de facelo de xeito instantánea) foi en 1676 e débese a Ole Christensen Rømer, que a calculou cunha precisión notable, cando estudaba o movemento aparente da lúa de Xúpiter Ío, tendo en conta o suporte técnico e teórico de que dispuña (Newton aínda non escribira os Principia Mathematica). Foi en 1865 cando James Clerk Maxwell, e coas Ecuacións de Maxwell, cando se dispuxo dun marco teórico que insería a luz no eido do electromagnetismo, convertendo a velocidade da luz no baleiro, na velocidade das ondas electromagnéticas no mesmo. Pero en 1905, será Albert Einstein, quen defendera que a velocidade da luz respecto calquera sistema inercial é independente do movemento da fonte de luz, e explorou as consecuencias deste postulado a través da teoría especial da relatividade e mostrou que o parámetro c tiña relevancia fora do contexto da luz e o electromagnetismo. Logo de séculos de medidas cada vez máis precisas, en 1975 atopouse que a velocidade da luz era de 299.792.458 m/s, cunha incerteza de medida de 4 partes por mil millóns. En 1983, o metro foi redefinido no Sistema Internacional de Unidades (SI) como a distancia percorrida pola luz no baleiro en 1/299.792.458 segundos. Como resultado, o valor numérico de c en metros por segundo queda actualmente fixado exactamente pola definición do metro.