¿Cómo medimos la velocidad de la luz?
¿Es la luz infinitamente rápida?
Enciendes una lámpara y toda la habitación se ilumina al instante. Durante mucho tiempo se pensó que la luz no se movía, que simplemente estaba en todas partes a la vez. ¿Cómo se mide si de verdad viaja a algún sitio?
El experimento de las linternas
Galileo lo intentó con linternas: dos personas en dos colinas a cerca de un kilómetro de distancia. Una destapa su linterna y, en cuanto la otra lo ve, destapa la suya. Pero solo midió lo que tardan las personas en reaccionar, porque la luz recorre esos dos kilómetros de ida y vuelta en siete millonésimas de segundo.
Un reloj en el cielo
En el cielo había una distancia larga y también un reloj. Ío, una luna de Júpiter, da la vuelta al planeta cada 42,5 horas y cada vez desaparece un rato en su sombra. Esos eclipses son regulares y se pueden predecir.
El reloj se retrasa
En 1676, el astrónomo danés Ole Rømer se dio cuenta de que los eclipses de Ío no siempre llegaban a su hora. Cuando la Tierra está más cerca de Júpiter, llegan según lo previsto, pero a medida que la Tierra se aleja, se retrasan cada vez más. En el lado opuesto de la órbita terrestre, el retraso es de unos 17 minutos.
La luz cruza toda la órbita de la Tierra
Rømer entendió por qué: la luz tarda un tiempo en llegar de Ío hasta nosotros. En el lado opuesto de la órbita tiene que recorrer además todo su diámetro, unos 300 millones de kilómetros. Rømer estimó que tardaba 22 minutos; hoy sabemos que son unos 17 minutos, es decir, unos 1000 segundos, así que la luz recorre unos 300 000 kilómetros por segundo.
Una rueda dentada
En la Tierra la midió por primera vez Hippolyte Fizeau, en 1849. Enviaba la luz de una lámpara por un hueco entre los dientes de una rueda dentada hasta un espejo a 8,6 kilómetros. El espejo la reflejaba y la luz volvía por el mismo hueco hasta el ojo. Pero ¿cómo se sabe con eso a qué velocidad va?
Cuando la rueda gira
Luego hizo girar la rueda. Mientras giraba despacio, apenas se movía antes de que volviera la luz, y la luz pasaba de vuelta por el mismo hueco. Al acelerarla, la luz que regresaba chocaba cada vez más con el borde de un diente y se debilitaba. A 12 vueltas y media por segundo desapareció del todo: la rueda había avanzado un diente entero y la luz daba en un diente en lugar de en un hueco. Avanzar un diente le llevaba a la rueda 1/18 000 de segundo, y en ese tiempo la luz recorría 17 kilómetros de ida y vuelta, así que va a unos 310 000 kilómetros por segundo.
Compruébalo tú mismo
Las microondas también son luz, pero invisible. Quita el plato giratorio del microondas y calienta una tableta de chocolate 20 segundos. Rebotan en las paredes y calientan más en puntos separados justo media onda: el chocolate se derrite cada 6 cm, más o menos, así que una onda mide 12 cm. Su velocidad es la longitud por las oscilaciones por segundo, que indica la etiqueta: 2450 MHz, o sea, 2450 millones. 12 cm × 2450 millones son unos 300 000 kilómetros por segundo.
Cómo es hoy
En los años 70 se midió con un láser y con la misma fórmula que con el chocolate: longitud de onda por número de oscilaciones. Salieron 299 792 458 metros por segundo, y desde 1983 ese número es fijo: con él se define incluso la longitud del metro. Por eso hoy la velocidad de la luz no se mide, sino que se mide con ella: un láser que rebota en los espejos que dejaron los astronautas en la Luna tarda 2,5 segundos en ir y volver, y de ahí sabemos a qué distancia está la Luna, al centímetro.
Entonces, ¿cómo la medimos?
La luz es tan rápida que, para medirla, hace falta una distancia enorme o un reloj muy preciso. Rømer usó la órbita de la Tierra y, como reloj, los eclipses de Ío; Fizeau usó 17 kilómetros y, como reloj, una rueda que giraba muy deprisa. Ambos demostraron que la luz va a una velocidad enorme, pero finita.