L'universo è un posto estremamente grande. Mentre gli astronomi guardavano più lontano nello spazio nel corso dei secoli e più in profondità nel passato, arrivarono a capire quanto il nostro pianeta e la nostra specie sembrino piccoli e insignificanti al confronto. Allo stesso tempo, le indagini in corso sull'elettromagnetismo e sulle stelle lontane hanno portato gli scienziati a dedurre quale sia la velocità della luce - e che sia la velocità più veloce ottenibile.
Pertanto, gli astronomi hanno iniziato a utilizzare la distanza percorsa dalla luce in un solo anno (ovvero un anno luce) per misurare le distanze sulla scala interstellare e intergalattica. Ma quanto lontano viaggia la luce in un anno? Fondamentalmente, si muove ad una velocità di 299.792.458 metri al secondo (1080 milioni di km / ora; 671 milioni di mph), che arriva a circa 9.460,5 miliardi di km (5.878,5 miliardi di miglia) all'anno.
La velocità della luce:
Calcolare la velocità della luce è stata una preoccupazione per gli scienziati per molti secoli. E prima del 17 ° secolo, c'era un disaccordo sul fatto che la velocità della luce fosse finita, o se si spostasse da un punto all'altro immediatamente. Nel 1676, l'astronomo danese Ole Romer risolse l'argomento quando le sue osservazioni sull'apparente moto della luna di Giove Io rivelarono che la velocità della luce era limitata.
Dalle sue osservazioni, il famoso astronomo olandese Christiaan Huygens ha calcolato la velocità della luce a 220.000 km / s (136.701 mi / s). Nel corso del nido di due secoli, la velocità della luce è stata ulteriormente perfezionata, producendo stime che variavano da circa 299.000 a 315.000 km / s (da 185.790 a 195.732 mi / s).
A ciò seguì James Clerk Maxwell, che nel 1865 propose che la luce fosse un'onda elettromagnetica. Nella sua teoria dell'elettromagnetismo, la velocità della luce era rappresentata come c. E poi nel 1905, Albert Einstein propose la sua teoria della relatività speciale, che postulò che la velocità della luce (c) era costante, indipendentemente dal quadro di riferimento inerziale dell'osservatore o dal movimento della sorgente luminosa.
Nel 1975, dopo secoli di misurazioni raffinate, la velocità della luce nel vuoto fu calcolata a 299.792.458 metri al secondo. La ricerca in corso ha anche rivelato che la luce viaggia a diverse lunghezze d'onda ed è costituita da particelle subatomiche note come fotoni, che non hanno massa e si comportano sia come particelle che come onde.
Anno luce:
Come già notato, la velocità della luce (espressa in metri al secondo) significa che la luce percorre una distanza di 9.460.528.000.000 km (o 5.878.499.817.000 miglia) in un solo anno. Questa distanza è conosciuta come un "anno luce" e viene utilizzata per misurare oggetti nell'Universo che si trovano a distanze considerevoli da noi.
Ad esempio, la stella più vicina alla Terra (Proxima Centauri) dista circa 4,22 anni luce. Il centro della Via Lattea si trova a 26.000 anni luce di distanza, mentre la galassia più grande (Andromeda) più vicina si trova a 2,5 milioni di anni luce di distanza. Ad oggi, il candidato per la galassia più lontana dalla Terra è MACS0647-JD, che si trova a circa 13,3 miliardi di anni luce di distanza.
E il Cosmic Microwave Background, la radiazione delle reliquie che si ritiene rimanga dal Big Bang, si trova a circa 13,8 miliardi di anni luce di distanza. La scoperta di questa radiazione non solo ha rafforzato la teoria del Big Bang, ma ha anche dato agli astronomi una valutazione accurata dell'età dell'Universo. Ciò solleva un altro punto importante sulla misurazione delle distanze cosmiche negli anni luce, ovvero il fatto che spazio e tempo si intrecciano.
Vedi, quando vediamo la luce proveniente da un oggetto distante, in realtà stiamo guardando indietro nel tempo. Quando vediamo la luce di una stella situata a 400 anni luce di distanza, stiamo effettivamente vedendo la luce emessa dalla stella 400 anni fa. Quindi, stiamo vedendo la stella come appariva 400 anni fa, non come appare oggi. Di conseguenza, guardare oggetti miliardi di anni luce dalla Terra significa vedere miliardi di anni luce indietro nel tempo.
Sì, la luce viaggia a una velocità estremamente elevata. Ma date le dimensioni e l'ampiezza dell'Universo, possono ancora essere necessari miliardi di anni da alcuni punti dell'Universo per raggiungerci qui sulla Terra. Quindi perché sapere quanto tempo impiega la luce a viaggiare per un solo anno è così utile per gli scienziati. Non solo ci consente di comprendere la scala dell'Universo, ma ci consente anche di tracciare il processo dell'evoluzione cosmica.
Abbiamo scritto molti articoli sulla velocità della luce qui su Space Magazine. Ecco quanto dista un anno luce? Qual è la velocità della luce? Quanta roba c'è in un anno luce? Come viaggia la luce? E quanto riesci a vedere nell'universo?
Desideri maggiori informazioni sugli anni luce? Ecco un articolo sugli anni luce per HowStuffWorks e questa è una risposta di PhysLink.
Abbiamo anche registrato un episodio di Cast di astronomia su questo argomento. Ascolta qui, episodio 10: misurare la distanza nell'universo.
fonti:
- NASA - Quanto è veloce la velocità della luce?
- NASA: Starchild - Che cos'è un anno luce e come viene misurato?
- Wikipedia - Velocità della luce
- UCR - Come viene misurata la velocità della luce?
