A velocidade da luz é considerada o limite de velocidade para tudo que existe no nosso universo. Sendo assim, em teoria, nada consegue ou pode ser mais rápido que ela, já que a luz seria a conexão entre tudo no universo.
Mas qual exatamente é a velocidade da luz? Como ela foi descoberta e qual a importância que essa descoberta teve? A velocidade muda fora do vácuo?
Nesse artigo você irá descobrir as respostas para estas perguntas e ainda descobrir algumas curiosidades a respeito dela.
O que é velocidade da luz?
A velocidade é de maneira literal a distância que a luz consegue percorrer em um determinado espaço de tempo. Antes se acreditava que a luz emitida por qualquer fonte luminosa chegava instantaneamente aos olhos.
Contudo, em 1676 um astrônomo dinamarquês conseguiu chegar a um cálculo quase exato da velocidade atingida pela luz.
Antes de tudo é preciso saber que a luz é considerada a coisa mais rápida de todo o universo. Desse modo, em teoria, nada consegue ultrapassar a distância percorrida por ela.
A luz é considerada a coisa mais rápida de todo o universo (Foto: depositphotos)
Hoje se sabe que a velocidade exata que a luz chega é de 299 792 458 metros por segundo, quando percorrida no vácuo. Ou seja, cerca de 1,07 bilhões de quilômetros por hora e 9 trilhões e 461 milhões de quilômetros percorridos por ano.
Os cálculos sempre levam em consideração o vácuo, porque a velocidade sofre alterações quando colocadas em outros meios. Isso porque ela reage a esses meios, enquanto o vácuo é a ausência de tudo.
Em outros meios ela pode ser influenciada pelo local em que se encontra e ter uma alteração de velocidade. Desse modo, todos os cálculos são feitos utilizando-se como medida o vácuo. Ou seja, a ausência de oxigênio e outras substâncias.
Isso pode parecer um número gigantesco, mas levando em consideração toda a extensão do nosso universo essa é uma distância pequena. Por exemplo, a estrela mais próxima da Terra, fora o Sol, é a Alfa centauro. Se pudéssemos percorrer essa distância na velocidade da luz demoraríamos mais de 4 anos para chegar até ela.
Quem descobriu?
A velocidade quase exata da luz foi descoberta em meados do século 17 pelo astrônomo dinamarquês Ole Romer. Até essa data, se acreditava que a velocidade que ela poderia atingir essa infinita. Contudo, muitos cientistas tentaram calcular exatamente qual era essa velocidade, sem sucesso.
Anos antes, por exemplo, o famoso cientista Galileu Galilei tentou, por meio de diversas experiências, calcular a velocidade exata da luz. Para isso, ele usou duas fontes luminosas, que foram postas a uma longa distância uma da outra. Contudo, a tecnologia dos equipamentos da época não foi o suficiente para realizar a medição.
Em 1676 Romer chegou até um valor próximo ao que é aceito atualmente de maneira acidental. Isso aconteceu enquanto ele observava uma das luas de Júpiter Io, já que foi verificado intervalos entre os eclipses que podem ser vistos desta lua. Esse tempo variava constantemente ao longo do ano. Se tornando maior quando o planeta gasoso estava mais distante do Sol.
Sendo assim, ele percebeu que a luz emitida pelo Sol demoraria mais para chegar até Júpiter do que na Terra. Chegando então a primeira medição sobre a velocidade da luz.
Após este estudo inicial diversos outros astrônomos e físicos contribuíram com medições próximas ao atual sobre a distância percorrida pela luz. Contudo, foi apenas em 1926, que o físico norte-americano Albert Michelson publicou o valor preciso, que é o aceito atualmente.
Foram feitos diversos experimentos utilizando lasers para comprovar este valor, que é uma constante universal, quando medida no vácuo. Ou seja, a luz sempre estará na mesma velocidade no espaço, já que não sofre influência de fatores externos.
Veja também: Fontes de luz [1]
Como foi medida a velocidade da luz?
A primeira medição da velocidade da luz ocorreu por meio da observação dos astros. Tudo isso há mais de 300 anos e sem o auxílio das tecnologias que são utilizadas hoje para observação do espaço.
Mesmo que na época Romer tenha chegado a um valor abaixo do exato, a precisão das medições dele impressionam. Já que, sem o uso de lasers ou outras tecnologias modernas ele conseguiu prever com precisão o atraso de 10 minutos em uma das luas de Júpiter.
Isso fez com que a sua teoria fosse aceita pelos cientistas e astrônomos da época. Servindo então, como base para todos os outros estudos que foram realizados no futuro sobre o tema.
Michelson, que foi o primeiro a chegar até a velocidade atual por meio de cálculos, usou diversas técnicas até chegar a este valor. A que mais se aproximou com a realidade foi com o uso de espelhos, que foi realizada e publicada em 1926. Com o avanços das tecnologias, esse valor foi confirmado a partir de experiências feitas com lasers, que fixaram a velocidade da luz no vácuo em quase 300 milhões de quilômetros por segundo.
O que significa ano-luz?
O universo é tão vasto que fica complicado usar quilômetros como uma medida aceitável para mostrar as distâncias. Por esse motivo quando falamos a respeito de distâncias entre estrelas, galáxias e outros corpos que compõem o cosmo se utiliza a medida ano-luz.
Desse modo, ano-luz é a distância percorrida pela luz durante um ano. Esse valor é de mais de 9 trilhões e 461 milhões de quilômetros por hora. O que é um valor extremamente alto, já que o corpo celeste mais distante do Sol no nosso sistema solar é Plutão, que está a quase 6 bilhões de quilômetros de distância.
Desse modo, a luz do Sol demora quase cinco horas e meia para chegar até o pequeno planeta. Enquanto ela demora cerca de oito minutos para percorrer a distância entre o Sol e a Terra.
Dessa maneira, ano-luz é uma distância usada para medir planetas que estejam fora do nosso sistema solar e até em outras galáxias. Sendo assim, uma medida de distância, ao contrário do que o nome diz.
Só para exemplificar o modo como essa medição funciona. A galáxia mais próxima da Terra é a espiral de andrômeda, que fica perto da constelação de mesmo nome. Ela está situada a cerca de 2, 54 milhões de anos-luz do nosso planeta. Sendo assim, a luz emitida aqui demora 2 milhões e 54 mil anos para chegar até lá.
A velocidade da luz pode mudar de acordo com o meio?
Sim, a velocidade da luz é influenciada pelo meio, já que pode variar por conta das interferências externas, como a refração por exemplo. Desse modo quando passa por um meio diferente do vácuo, ela sofre alterações do que está ao redor.
De uma maneira mais simples, a velocidade máxima da luz é no vácuo, onde ela é chamada de c. Esse c é uma representação de celeritas que em latim quer dizer “rapidez”. Em qualquer outro meio em que a luz se propague, a velocidade dela será sempre menor que c.
A luz sempre estará na mesma velocidade no espaço, pois não sofre interferência (Foto: depositphotos)
No ar, é onde ela menos sofre alterações, já que existe pouca refração. Sendo uma diminuição de velocidade de cerca de 90 mil metros por segundo. Já no diamante é onde ocorre a maior diminuição de velocidade da luz verificada em meios transparentes.
Aqui ela passa de 299 792 458 para 123 881 180 metros por segundo. Mesmo que esse valor não seja visto por nossos olhos, é importante quando se trata de cálculos astronômicos.
Da mesma forma, por conta da refração da superfície, quando a luz passa pela água a sua velocidade diminui para 225 407 863 metros por segundo. Enquanto no vidro isso passa para 199 861 638.
Em qual meio a luz se propaga mais rápido e por que?
O meio que a luz se propaga mais rápido é através do vácuo. Por esse motivo, quando se trata de distâncias medidas pela luz em um ano, é ele que é utilizado como base de cálculos.
Sendo assim, no vácuo a luz atinge a velocidade máxima que é antiga pelo universo. Já que ela é tida como a velocidade da própria expansão de todo ele. Isso acontece porque no vácuo a luz não sofre interferência de fatores externos. Já que o vácuo é a ausência de tudo.
Existe algo mais rápido que a luz?
Não. Segundo as teorias mais aceitas a velocidade da luz é igual a velocidade do próprio espaço-tempo. Sendo então o limite para qualquer corpo se mover pelo vácuo.
Isso é embasado principalmente pela Teoria da Relatividade Espacial do físico alemão Albert Einstein. Em 1905 o cientista formulou a teoria de que a luz é o elemento que conecta todo o espaço-tempo em que estamos inseridos. Esse espaço-tempo seria o tecido do universo em que nós estamos.
Dessa forma, se existir algo que se move mais rápido que a velocidade da luz, esse objeto iria romper todas as barreiras do espaço conhecido. Não sendo, portanto, preso a nenhuma das leis que regem os corpos celestes.
Veja também: Matéria e energia [2]
É possível viajar nessa velocidade?
Até o momento não. Não foi criado ou descoberto nada que possa chegar a uma fração da velocidade da luz. Só para exemplificar, a Voyager 1 é uma sonda que foi lançada ao espaço em 1977. Ela usa o vácuo para viajar em uma velocidade constante de 77,3 metros por segundo. Isso é pouco mais de 0.02% da velocidade atingida pela luz nas mesmas condições.
Contudo, há diversos estudos em andamento sobre partículas subatômicas. Em tese, elas conseguiriam viajar mais rápido do que a luz.
Para tentar descobrir essa informação diversos cientistas de todo o mundo estão envolvidos em pesquisas. Mas nada foi concluído até o momento. Então, em qualquer alternativa, a luz é o que se move mais rápido em todo o universo.
O que aconteceria se isso fosse possível?
Se fosse possível viajar na velocidade da luz, o corpo do ser humano não iria conseguir aguentar, de acordo com cientistas. No entanto, em tese, o tempo iria desacelerando até parar completamente quando atingisse a velocidade máxima do universo.
Dessa forma, o tempo continuaria passando normalmente para as pessoas que estivessem em velocidade normal. Mas iria parar para o corpo que viaja na velocidade da luz. Se fosse possível ultrapassar esse limite, de acordo com a teoria da relatividade espacial, seria possível fazer uma viagem no tempo.
Isso porque como a luz é o que liga tudo no nosso universo, ao ultrapassar uma barreira seria quebrada. Dando assim, lugar a um espaço ou dimensão completamente novo, onde as leis que conhecemos não pudessem ser aplicadas. Contudo, como já foi dito, tudo isso são teorias já que ainda não é possível confirmar nada na prática.
Se a luz é tão rápida por que ela não pode escapar de um buraco negro?
Essa é uma pergunta que pode atiçar a curiosidade de muita gente. Se a velocidade da luz é tão alta, porque ela não é rápida o bastante para escapar de buracos-negros? Que, como sabemos, nada consegue escapar do campo gravitacional deles.
Antes de mais nada é preciso explicar o que são os buracos negros, para então entender o que acontece dentro deles. O que sabemos atualmente é que eles são regiões do universo com uma concentração imensa de massa em apenas um local.
Isso, quando levado em consideração a teoria geral da relatividade, faz com que eles gerem um campo gravitacional imenso. Um campo gravitacional é o que faz as coisas serem atraídas para o corpo.
Ou seja, é o que faz a Lua girar ao redor da Terra enquanto esta orbita o Sol. Do mesmo modo, é o que faz com que as coisas não saiam voando sem rumo ao espaço.
Dito isso, os buracos negros são tão maciços que a gravidade que ele produz é simplesmente forte demais. Desse modo, nem mesmo a luz consegue escapar dela, sendo sugada rumo ao desconhecido. E como nada consegue escapar deles, é impossível saber o que existe do outro lado.
Por que descobrir a velocidade da luz foi importante?
Descobrir qual é exatamente a velocidade da luz foi um marco para que se começasse a entender como tudo se comporta no universo. Além de servir para suprir a curiosidade, já que essa pergunta é feita desde a antiguidade.
Veja também: De onde vem a energia? [3]
Mas de maneira geral, saber a velocidade da luz é importante para gerar cálculos relacionados a pesquisa espacial. Saber a distância exata entre estrelas distantes ou ainda a descoberta de novos planetas só é possível de serem feitas graças aos cálculos que foram aprimorados durante séculos.