Sem nenhum mistério, a Velocidade da Luz nada mais é do que um termo dado para uma determinada unidade de medida. Cálculos astronômicos utilizam essa unidade para definir proximidades, ângulos de posicionamento e propagação da luz.
A luz do Sol demora 8 minutos para chegar a Terra, numa distância medida a 150 milhões de quilômetros e isso corresponde a uma unidade astronômica.
Fora da atmosfera terrestre, os astronautas convivem com 45 minutos de luminosidade e outros 45 minutos de escuridão, quando uma nave espacial completa uma volta no globo. Enquanto dentro da Terra, levamos 365 dias para completar uma volta inteira de rotação.
Assim como os termos de um palmo, um km, um kg, um ano, século, existe também a termologia Velocidade da Luz, cuja qual é representada pela letra c que equivale a 299.792.458 metros por segundo. A simbologia c vem do latim celeritas, que significa rapidez e velocidade.
Como surgiu a unidade de medida chamada Velocidade da Luz?
Criada na antiguidade clássica, a velocidade da luz começou a ser mantida por um debate entre físicos e filósofos que pretendiam resolver a questão da propagação da luz. A maioria desses caras, defenderam a hipótese de que a tal propagação da luz era totalmente instantânea e poucos eram aqueles que ousavam apontar o contrário.
No século XVII, iniciou-se um período no qual essa ideia da velocidade da luz passou a ter avaliações mais profundas. O físico Galileu Galilei foi um dos primeiros a propor um experimento que não teve resultado nenhum e que consistiu em medir o desvio na visão da luz quando produzida por uma lanterna. A única resposta que Galileu obteve era de que quanto mais alta, mais forte é a luz e mais longe ela pode alcançar.
Tempo depois, Descartes baseou suas ideias na propagação instantânea, e chegou a afirmar que se alguém provasse o contrário, ele confessaria que não sabia nada de filosofia.
Mas, em 1849, o francês Hippolyte Fizeau, numa de suas experiências, concluiu o tamanho da velocidade da luz, sendo aperfeiçoada tempo mais tarde por Leon Foucault.
Estudos passaram a ser aprovados pela ciência
O que trouxe significância para estes estudiosos foi a condição de conseguirem realizar medições através de distâncias terrestres, sem a necessidade de nenhum tipo de observação astronômica.
A experiência consistiu no uso de uma roda dentada sendo posicionada na frente de um observador e de uma fonte luminosa. A aproximadamente 8,6 km daquele ponto ficava um espelho que refletia o brilho da fonte luminosa para o observador.
Conforme a rotação da roda, em certa frequência, um dos 700 dentes da roda acabava por bloquear o reflexo do elemento e a luz não era refletida. A partir disso, foi possível começar a inferir a velocidade da luz. Fizeau alcançou o valor de c=315.000.000 m/s, um número bem perto do que é conhecido atualmente.
Qual a diferença entre velocidade da luz e velocidade do som?
No vácuo a velocidade da luz é 299.792.458 m/s e para facilitar esse cálculo, usa-se a aproximação de c=3,0 x 108 m/s ou c=3,0 x 105 km/s.
O valor da velocidade da luz é realmente muito alto. E para entender melhor, podemos compará-la com a velocidade do som no ar, que é equivalente a 1.224 km/h, sendo a velocidade da luz de 1.079.252.849 km/h.
É por conta desses cálculos, que quando ocorrem tempestades, vemos primeiro o relâmpago de um raio muito tempo antes de escutarmos o trovão.
A grande diferença entre velocidade da luz e do som é perceptível em grandes tempestades. Ao se propagar em outros meios, diferentes do vácuo, a velocidade da luz sofre uma redução de valor.
Um exemplo para a redução de valor e velocidade se aplica muito bem na água, cuja o cálculo é igual a 2,2 x 105 km/s. Essa é uma consequência de um desvio sofrido por um feixe de luz ao mudar o meio de propagação. Essa reação é chamada de refração e acontece pela mudança de velocidade da luz.
O índice de refração é uma característica do material que auxilia na redução da velocidade da luz a uma fração de seu valor no vácuo, especialmente quando passa por materiais transparentes, como vidros.
Quanto vale a velocidade no ar?
A velocidade da luz no ar é pouco menor que c, já em materiais mais densos como vidro e água, a luz é reduzida para 70 a 60%. Sendo assim, a velocidade depende do índice de refração, que, consequentemente, depende da frequência dela.
No mesmo material, a luz viaja em diferentes frequências de velocidade. As ondas eletromagnéticas podem sofrer distorções e quando isso ocorre recebem o nome de dispersão. E quando a luz retorna de um meio físico para o vácuo, ela reassume a velocidade inicial c sem receber nenhuma nova energia.
Por que a velocidade da luz é algo tão importante?
A Teoria da Relatividade de Albert Einstein revela que nenhum corpo pode alcançar velocidade superior ao da velocidade da luz. E as teorias de Einstein transformaram a ciência no século XX e vem influenciando físicos e astrônomos até hoje.
Quando Foucault substituiu a roda dentada por um outro objeto rolante coberto por espelhos, o artefato passou a refletir a luz a um espelho distante. E isso alcançou um ângulo de medição com menos de 1% do valor atual.
Entretanto, com métodos modernos e novos sistemas de medição, a ciência se tornou capaz de determinar com grande precisão a velocidade da luz. E um dos equipamentos utilizados é chamado por interferômetro. Ele funciona comparando diferentes direções dos feixes de luz que são refletidos.
O equipamento foi essencial para a descoberta que mudaria o conhecimento humano sobre o Universo.
A luz sempre foi um mistério para os pesquisadores e cientistas, até o século XX. A composição dela foi defendida por Descartes, séculos antes, com a suposição da indução de Éter, como se ocorresse um preenchimento no vácuo. Se isso fosse comprovado, a luz seria capaz de assumir velocidades variadas em direções distintas.
O cientista Albert Abraham Michelson, utilizou um interferômetro em uma de suas experiências e percebeu que tais variações de velocidade não ocorriam na luz, como vinha sendo defendida. E esse mesmo experimento acabou sendo repetido por outros estudiosos interessados no assunto como, Edward Williams Morley.
Através do mestre Einstein, foi que Michelson e Morley foram compreendidos pelos resultados que obtiveram. E a Teoria da Relatividade Restrita comprova que a velocidade da luz no vácuo é constante em todas as direções em relação a um referencial, mesmo quando tal referencial estiver em movimento.
E o que a Velocidade da Luz tem a ver com as estrelas?
Quem nunca olhou para o céu a noite e admirou as estrelas e suas infinitas luzes? Pois, bem! A unidade de medida da velocidade da luz, foi capaz de auxiliar estudos físicos e astronômicos, principalmente para determinar a distância da luz de emitida por uma estrela, bem como de qualquer outro elemento refletido no espaço.
E com esses estudos mais avançados é que surgiu o termo e unidade de medida ano-luz. Este tem sido utilizado pela Astronomia como uma fórmula padrão para medir a distância da luz percorrida no vácuo, durante um ano.
Um ano tem 365 dias e 6 horas e a velocidade da luz é quase 300.000 km/s, assim a distância da luz percorrida no vácuo, em apenas um ano, é aproximadamente 10 trilhões de quilômetros.
A segunda estrela mais próxima do planeta Terra, Alfa Centauro, está a 43 trilhões de quilômetros, o que equivale a 4,3 anos-luz daqui. Isso traz a conclusão de que a unidade de medida ano-luz é utilizada para medir distâncias extremamente grandes.
A luz emitida hoje numa noite estrelada, é brilhante, porém, muitas dessas estrelas, provavelmente, já não existem mais, embora nos deem a impressão de sua existência. Contudo, as unidades de medidas da velocidade da luz e ano-luz, surgiram para provar o quanto o Universo do qual pertencemos possui uma dimensão real e gigantesca.
