Tudo sobre a velocidade da luz e o que ela mede

A luz se move pelo universo na velocidade mais rápida que os astrônomos podem medir. De fato, a velocidade da luz é um limite de velocidade cósmica, e nada se sabe que se move mais rápido. Quão rápido a luz se move? Esse limite pode ser medido e também ajuda a definir nossa compreensão do tamanho e da idade do universo.

A luz viaja rápido, a uma velocidade de 299, 792, 458 metros por segundo. Como isso pode ser feito? Para entender isso, é útil saber o que realmente é a luz e isso é em grande parte uma descoberta do século XX.

A natureza da luz foi um grande mistério por séculos. Os cientistas tiveram problemas para entender o conceito de sua natureza de ondas e partículas. Se era uma onda, por que ela se propagava? Por que parecia viajar na mesma velocidade em todas as direções? E o que a velocidade da luz pode nos dizer sobre o cosmos? Não foi até Albert Einstein descrever essa teoria da relatividade especial em 1905, tudo entrou em foco. Einstein argumentou que o espaço e o tempo eram relativos e que a velocidade da luz era a constante que ligava os dois.

Afirma-se frequentemente que a velocidade da luz é constante e que nada pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. Isto não é inteiramente preciso. O valor de 299.792.458 metros por segundo (186.282 milhas por segundo) é a velocidade da luz no vácuo. No entanto, a luz realmente diminui à medida que passa por diferentes mídias. Por exemplo, quando se move através do vidro, diminui para cerca de dois terços da sua velocidade no vácuo. Mesmo no ar, que é por pouco no vácuo, a luz diminui um pouco. À medida que se move pelo espaço, encontra nuvens de gás e poeira, bem como campos gravitacionais, e esses podem alterar a velocidade um pouco. As nuvens de gás e poeira também absorvem parte da luz que passa.

Esse fenômeno tem a ver com a natureza da luz, que é uma onda eletromagnética. Como se propaga através de um material, seus campos elétrico e magnético "perturbam" as partículas carregadas com as quais entram em contato. Esses distúrbios fazem com que as partículas irradiem luz na mesma frequência, mas com uma mudança de fase. A soma de todas essas ondas produzidas pelos "distúrbios" levará a uma onda eletromagnética com a mesma frequência da luz original, mas com um comprimento de onda mais curto e, portanto, uma velocidade mais lenta.

Interessante, à medida que a luz se move, seu caminho pode ser dobrado ao passar por regiões no espaço com intensos campos gravitacionais. Isso é facilmente observado em aglomerados de galáxias, que contêm muita matéria (incluindo matéria escura), que distorce o caminho da luz de objetos mais distantes, como quasares.

As teorias atuais da física prevêem que as ondas gravitacionais também viajam na velocidade da luz, mas isso ainda é sendo confirmado enquanto os cientistas estudam o fenômeno das ondas gravitacionais colidindo buracos negros e nêutrons estrelas. Caso contrário, não há outros objetos que viajem tão rápido. Teoricamente, eles podem obter perto de a velocidade da luz, mas não mais rápido.

Uma exceção a isso pode ser o próprio espaço-tempo. Parece que distante galáxias estão se afastando de nós mais rápido que a velocidade da luz. Este é um "problema" que os cientistas ainda estão tentando entender. No entanto, uma conseqüência interessante disso é que um sistema de viagens baseado na idéia de unidade de dobra. Em tal tecnologia, uma espaçonave está em repouso em relação ao espaço e é realmente espaço que se move, como um surfista surfando uma onda no oceano. Teoricamente, isso pode permitir viagens superluminais. Obviamente, existem outras limitações práticas e tecnológicas que se interpõem, mas é uma ideia interessante de ficção científica que está ganhando algum interesse científico.

Uma das perguntas que os astrônomos recebem dos membros do público é: "quanto tempo levaria a luz para sair objeto X ao objeto Y? "A luz fornece uma maneira muito precisa de medir o tamanho do universo, definindo distâncias. Aqui estão algumas das medidas de distância mais comuns:

• A Terra para a Lua: 1.255 segundos
• O Sol na Terra: 8,3 minutos
• Nosso Sol para a próxima estrela mais próxima: 4,24 anos
• Em todo o nosso via Láctea galáxia: 100.000 anos
• Para o mais próximo galáxia espiral (Andrômeda): 2,5 milhões de anos
• Limite do observável universo para a terra: 13,8 bilhões de anos

Curiosamente, existem objetos que estão além da nossa capacidade de ver, simplesmente porque o universo está se expandindo e alguns estão "além do horizonte" além dos quais não podemos ver. Eles nunca entrarão em nossa visão, não importa a rapidez com que sua luz viaja. Este é um dos efeitos fascinantes de viver em um universo em expansão.

Editado por Carolyn Collins Petersen