In un secondo la luce compie oltre sette volte il giro del globo terrestre!
Possiamo usare questo valore di circa 300.000 (per l’esattezza 299.792) chilometri al secondo, come misura di grandissime distanze. Lo chiameremo “secondo-luce”. La distanza tra la Terra e la Luna è di 384.000 chilometri cioè 1,3 “secondi-luce”. Il Sole si trova a 150 milioni di chilometri dalla Terra, la sua luce impiega 8 minuti e mezzo a raggiungerci: si trova dunque a 8,3 “minuti-luce”. Per indicare le distanze astronomiche dei corpi celesti più lontani si utilizza “l’anno-luce”. Un anno-luce è la distanza che la luce percorre in un anno, è dunque una misura di distanza (e non di tempo!). In un anno la luce percorre una distanza di 9461 miliardi di chilometri. Eppure l’anno-luce, questa distanza che noi facciamo fatica a concepire, è piccola cosa rispetto alle dimensioni dell’Universo ! Un parsec (parallasse di un secondo d’arco) è definito come la distanza dalla Terra a (o dal Sole) di una stella che ha una parallasse annua (vedi figura) di 1 secondi d’arco. Ciò corrisponde a 3,26 anni luce.

Ecco alcuni esempio di conversione in chilometri:
1 anno-luce = 9461 miliardi di chilometri,
1 parsec = 30856 miliardi di chilometri
1 giorno-luce = 26 miliardi di chilometri,
1 ora-luce = 1,1 miliardi di chilometri,
1 minuto-luce = 18 milioni di chilometri,
1 secondo-luce = 300.000 chilometri.

Proxima Centauri, la stella a noi più vicina oltre il Sole, si trova a 40000 miliardi di Km = 4,2 anni-luce
La nostra galassia (Via Lattea) ha un diametro di 1 miliardo di miliardi di Km = 100.000 anni-luce
Nell’Universo gli oggetti osservabili più lontani si trovano a 13,2 miliardi anni-luce.

Gli studiosi cercavano di capire in quale mezzo si propagasse. Si sapeva che la luce aveva una natura ondulatoria come il suono e quindi, come il suono, si pensava avesse bisogno di un mezzo elastico per propagarsi. Il suono infatti non si propaga nel vuoto poiché non c’e materia che vibri. I fisici cercavano questo mezzo che riempisse lo spazio e permeasse i corpi e nel quale l’onda luminosa si potesse propagare. Si trattava del famoso etere luminifero, invisibile, impalpabile che tenne occupati i fisici per 40 anni senza essere mai trovato. Finché Alberto ci diede un taglio con la teoria della relatività ristretta,uno dei capisaldi della fisica moderna.

Cosa dice la teoria della relatività?

La luce si propaga nello spazio vuoto. Non c’è bisogno di un mezzo. L’idea dell’etere luminifero deve essere abbandonata. La velocità della luce è finita: Non esistono azioni a distanza. L’attrazione elettrica, magnetica, gravitazionale richiedono un tempo per essere trasmesse da un punto a un altro. La velocità della luce che indicheremo d’ora in poi con c è sempre uguale, sia che sia misurata da un osservatore in moto che da uno fermo. La velocità della luce è una velocità limite non superabile in natura.

Quali sono le conseguenze?

Il concetto di tempo va cambiato. Gli intervalli di tempo visti da un osservatore su un orologio dipendono dallo stato di moto dell’orologio rispetto all’osservatore. Per Newton il tempo era assoluto, per la relatività questo non è più vero. Il concetto di lunghezza e di tempo vanno cambiati. Le dimensioni di un oggetto e lo scorrere del tempo dipendono dallo stato di moto rispetto agli osservatori. Nulla può superare la velocità della luce.

Stranezze dei viaggi spaziali a velocità prossime a quelle delle luce. Ovvero cosa ti fa questa relatività!

Sulla Terra vivono due gemelle di 20 anni, Carla e Maria. Carla vince un concorso della NASA, diventa astronauta e parte su di una astronave che viaggia a una velocità prossima a quella della luce; sull’astronave lei vede scorrere il tempo sul proprio orologio in modo normale e allo stesso modo vede scorrere i giorni sul calendario. Quando torna sulla Terra, però, ha una sorpresa imprevista: Maria è molto più vecchia di lei! Questo che sembra un paradosso è provato scientificamente. All’inizio degli anni `70. Due orologi atomici straordinariamente precisi sono stati sincronizzati; uno è stato collocato a bordo di un velocissimo jet, mentre l’altro è rimasto a terra. Al ritorno l’orologio sull’aereo era in ritardo rispetto a quello che era rimasto a terra. Questo fatto è davvero sorprendente e rappresenta uno dei risultati più importanti della fisica eisteniana. Nelle macchine acceleratrici utilizzate dai fisici nei laboratori di ricerca (www.cern.ch , www.infn.it , www.lngs.infn.it ) la dilatazione dei tempi di vita di particelle non stabili accelerate è un fenomeno ormai ben conosciuto e considerato normale