Il 22 novembre 1676 l’astronomo danese Ole Rømer presenta a Parigi la prima nota misurazione della velocità della luce nella storia umana.
Galileo Galilei fu il primo a sospettare che la luce non si propagasse istantaneamente e a cercare di misurarne la velocità. Egli scrisse del suo tentativo infruttuoso di usare lanterne per mandare dei lampi di luce tra due colline fuori Firenze. Giovanni Alfonso Borelli (1608-1679), seguace di Galilei, fece il tentativo di misurare la velocità della luce sulla distanza Firenze-Pistoia per mezzo di specchi riflettenti.
confrontato la durata apparente delle orbite di Io mentre
la Terra si muoveva verso Giove (da F a G)
e quando la Terra si allontanava da Giove (da L a K).
Alla misurazione della velocità della luce Rømer arrivò studiando il problema della misurazione della longitudine, il cui calcolo era sempre stato problematico.
Dopo aver studiato il problema a Copenaghen, Rømer si recò all’osservatorio di Uraniborg, sull’isola di Hven, vicino a Copenaghen, nel 1671. Dopo diversi mesi, Rømer e il suo collega Jean Picard osservarono circa 140 eclissi della luna di Giove, Io, mentre a Parigi, Giovanni Cassini, osservava le stesse eclissi. Confrontando i tempi delle eclissi, fu calcolata la differenza di longitudine tra Parigi e Uraniborg.
L’astronomo Giovanni Cassini aveva osservato le lune di Giove tra il 1666 e il 1668 e scoperto delle discrepanze nelle sue misure che, in un primo momento, aveva attribuito al fatto che la luce dovesse avere velocità finita. Nel 1672 Rømer si recò a Parigi e continuò a osservare i satelliti di Giove come assistente di Cassini. Unendo le proprie osservazioni, si accorse che i tempi tra le eclissi (in particolare di Io) diventavano più brevi quando la Terra si avvicinava a Giove e più lunghi quando la Terra si allontanava. Cassini pubblicò nell’agosto del 1675 una pubblicazione dove affermava:
«Questa seconda differenza sembra essere dovuta al fatto che la luce impiega del tempo per raggiungerci, partendo dal satellite; sembra che la luce impieghi dai dieci agli undici minuti per attraversare una distanza uguale alla metà del diametro dell’orbita terrestre.»
Rømer stimò che il tempo impiegato dalla luce per percorrere il diametro dell’orbita terrestre, una distanza di due unità astronomiche, fosse di circa 22 minuti, implicando così una velocità della luce di circa 220 mila km/s. Questo si rivelò essere di più del valore accettato ai giorni nostri, che è di circa 16 minuti e 40 secondi, con la effettiva velocità della luce stimata di 299,792 km/s.
La sua scoperta venne presentata alla Reale Accademia delle scienze di Parigi, alla quale Rømer spiegò il 22 novembre come aveva effettuato la misurazione. Nella pubblicazione in cui presentò la sua ricerca, Rømer affermava «che per una distanza di circa 3000 leghe, valore molto prossimo al diametro della Terra, la luce impiega meno di un secondo di tempo». Una placca all’osservatorio di Parigi, dove l’astronomo danese lavorava, commemora quella che fu, in effetti, la prima misura di una quantità universale sul nostro pianeta.
Poiché Rømer non aveva una misura accurata per l’unità astronomica, egli non poté dare un valore per la velocità nella sua pubblicazione, oltre al già menzionato valore di massima. In ogni caso, molti altri calcolarono la velocità partendo dai suoi dati, primo fra tutti fu Christiaan Huygens; dopo aver corrisposto con Rømer e avendo a disposizione più dati, Huygens dedusse che la luce viaggiava a 16,6 diametri della Terra per secondo. Se Rømer avesse usato la distanza tra Sole e Terra della quale era in possesso a quel tempo, avrebbe ottenuto una velocità di circa 135 000 km/s.
La teoria che la velocità della luce fosse finita, non fu pienamente accettata fino alla misura della cosiddetta aberrazione della luce, effettuata da James Bradley nel 1727. Nel 1809, ancora facendo uso delle osservazioni di Io, ma questa volta con la conoscenza di più di un secolo di precise osservazioni, l’astronomo Delambre calcolò che il tempo impiegato dalla luce per viaggiare dal Sole alla Terra fosse di 8 minuti e 12 secondi. A seconda del valore assunto per l’unità astronomica, questo porta a calcolare la velocità della luce a poco meno di 300 000 km/s.
Immagine d’apertura: dipinto raffigurante Ole Rømer
Bibliografia e fonti varie
- Galilei, G (1954) [1638]. Dialogues Concerning Two New Sciences. Crew, H; de Salvio A (trans.). Dover Publications. p. 43. ISBN978-0-486-60099-4.
- Boyer, CB (1941). “Early Estimates of the Velocity of Light”. Isis. 33 (1): 24. doi:10.1086/358523. S2CID 145400212.
- Cohen, IB (1940). “Roemer and the first determination of the velocity of light (1676)”. Isis. 31 (2): 327–79. doi:10.1086/347594. hdl:2027/uc1.b4375710. S2CID 145428377.
- Bradley, J (1729). “Account of a new discovered Motion of the Fix’d Stars”. Philosophical Transactions.
