Savez-vous comment et quand la vitesse de la lumière a été mesurée?

La vitesse de la lumière dans le vide est une constante universelle, importante dans de nombreux domaines de la physique. Sa valeur est exactement 299 792 458 mètres par seconde (ou 300 000 km / s, comme il est également utilisé), ce qui signifie que la longueur d'un trajet parcouru par la lumière dans le vide dure 1/299 792 458 d'une seconde.

C'est la valeur ultime et a été mesurée avec des lasers. Cependant, la vitesse de la lumière n'a pas toujours été considérée comme finie. On pensait l’inverse il ya quelques siècles, mais aujourd’hui, nous savons que c’est très (très et très) rapide, mais sa valeur est certaine.

Le philosophe Empedocles, au 5ème siècle avant notre ère, a été le premier à s'interroger sur la vitesse de la lumière et à croire qu'elle était infinie. Quelques décennies plus tard, Aristote n'est pas d'accord avec la déclaration de l'autre philosophe, dirigeant la discussion pendant plus de 2 000 ans, jusqu'à ce que la curiosité d'un scientifique puisse être combinée aux ressources les plus avancées de son époque.

Premières valeurs

C'est à ce moment que le Hollandais Isaac Beeckman, en 1629, mena la première expérience concrète pour vérifier si la vitesse de la lumière était réellement réglée. Pour effectuer le processus, Beeckman a utilisé une expérience de détonation de poudre à canon.

L'expérience du scientifique néerlandais consistait à placer des miroirs à différentes distances de l'explosion, avec quelques personnes à surveiller. Pendant le processus, il a demandé aux observateurs s'ils pouvaient voir des différences dans l'éclair de lumière réfléchi par chaque miroir se trouvant dans leur champ de vision.

Malheureusement, l'expérience avait un moyen difficile de mesurer quoi que ce soit de plus précis et a été déclarée peu concluante. Mais ça vaut le coup d'essayer, Beeckman! Au moins, son nom a peut-être inspiré un programme scientifique pour enfants des années 90 (mais avec l'orthographe de Beackman).

Les lanternes galiléennes

Comme Beeckman, Galilée croyait également que la vitesse de la lumière n’était pas infinie. Ainsi, en 1638, il entreprit son expérience pour effectuer la première mesure de cette vitesse dans l’histoire. Sa méthode était très simple. Lui et un assistant étaient à environ un kilomètre et demi.

Ils avaient des lampes de poche pouvant être couvertes et découvertes, et Galileo devrait voir s’il y avait un retard notable entre leur luminosité. Cette expérience n’est pas concluante non plus, mais Galileo est convaincu que "si la vitesse n’est pas instantanée, elle est extraordinairement rapide".

Dans le cadre de l'expérience, Galileo a probablement utilisé une horloge à eau, dans laquelle la quantité de liquide qui s'écoule d'un conteneur représente la durée écoulée. Il en déduit seulement que la lumière voyage au moins dix fois plus vite que le son.

Calculs dans les cieux

En 1675, l'astronome danois Ole Römer réalisa, en observant l'une des lunes de Jupiter, que le temps des éclipses semblait dépendre des positions relatives de cette planète et de la Terre. Si la terre était proche de Jupiter, l'orbite de cette lune semblait s'accélérer.

Si la terre était loin de Jupiter, elle semblait ralentir. Raisonnant que la vitesse orbitale de la lune ne devait pas être affectée par sa distance, il en déduisit que le changement apparent provenait du temps supplémentaire que la lumière parcourait lorsque la Terre était la plus éloignée de Jupiter.

Après cette observation, Römer s'est également rendu compte que lorsque la terre tournait autour du soleil et s'éloignait de Jupiter, le temps qu'il a fallu pour voir la lune était plus long que prévu, selon ses notes. Il a ensuite théorisé que c'était parce que la lumière réfléchie de cette lune ne voyageait pas instantanément.

Il en est venu à la conclusion qu'il fallait environ 22 minutes à la lumière pour parcourir la distance de l'orbite terrestre autour du soleil et qu'elle devait avoir parcouru 200 000 km / s. L'astronome annonce officiellement les résultats de ses recherches le 22 août 1676.

Nouvelles valeurs

Au fil des décennies et des siècles, d’autres scientifiques ont défini leurs définitions sur la base de celle de Römer, comme James Bradley en 1728, qui estimait que la vitesse de la lumière dans le vide serait d’environ 301 000 km / s, en utilisant la réfraction stellaire pour calculer cette valeur.

Le français Hippolyte Louis Fizeau, qui a estimé la vitesse à 313 300 km / s dans le cadre d’une expérience utilisant de la lumière, des miroirs et un pignon, est un autre scientifique. Leon Foucault, en 1862, atteignait presque la valeur officielle actuelle et l’estime à 299 796 km / s.

Après cela, d'autres scientifiques ont effectué d'autres études, atteignant un nombre approximatif. Jusqu'en 1983, la Conférence des poids et mesures définissait définitivement la valeur actuelle à 299 792 458 mètres par seconde, en raison de la redéfinition de la mesure du mètre dans le Système international d'unités.

* Initialement posté le 13/02/2014.

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