VELOCIDADE DA LUZ

A velocidade da luz no vácuo, simbolizada pela letra c, é, por definição, igual a 299 792 458 metros por segundo1 . O símbolo c origina-se do latim celeritas, que significa velocidade ou rapidez2 . A velocidade da luz em um meio material transparente, tal como o vidro ou oar, é menor que c, sendo a fração função do índice de refração do meio.

A unidade fundamental do Sistema Internacional de Unidades (SI) para comprimentos, o metro, é definida desde 21 de outubro de 1983como a distância que a luz viaja no vácuo em 1/299 792 458 do segundo. Sendo assim, a definição do metro passou a ser dependente da velocidade da luz, numa inversão do que havia anteriormente. Assim, qualquer mudança na definição do correspondente numérico da velocidade da luz modificaria a definição do metro, ao passo que eventuais novos cálculos da velocidade da luz poderiam, ao invés de mudar o valor numérico do "c", modificar a medida do metro.

A velocidade da luz no vácuo é geralmente denotada por c, de "constante" ou da palavra latina celeritas (que significa "rapidez"). Originalmente, o símbolo V era usado, introduzido por James Clerk Maxwell em 1865. Em 1856, Wilhelm Eduard Weber e Rudolf Kohlrausch usaram c para uma constante, que mais tarde mostrou-se que era igual a √2 vezes a velocidade da luz no vácuo. Em 1894,Paul Drude redefiniu c para o seu significado moderno. Einstein usou V em seus artigos originais em alemão sobre a relatividade restrita em 1905, mas em 1907 ele mudou para c, que então tinha se tornado o símbolo padrão.3 4

Às vezes c é usado para a velocidade de ondas em qualquer meio material, e c0 para a velocidade da luz no vácuo.5 Esta notação com índice, que é endossada na literatura oficial SI,6 tem a mesma forma que outras constantes relacionadas: nomeadamente, μ0 para apermeabilidade do vácuo ou constante magnética, ε0 para a permissividade do vácuo ou constante elétrica, e Z0 para a impedância do espaço livre.

No Sistema Internacional de Unidades (SI), o metro é definido como a distância que a luz percorre no vácuo em 1⁄299 792 458 de um segundo. Essa definição fixa a velocidade da luz no vácuo em exatamente 299 792 458 m/s.7 8 9 Como uma constante física dimensional, o valor numérico de c é diferente para sistemas de unidades diferentes.nota 1 Em ramos da física em que c aparece frequentemente, como na relatividade, é comum usar sistemas de unidades naturais de medida em que c = 1.11 12 Usando essas unidades, c não aparece explicitamente porque multiplicação ou divisão por 1 não afeta o resultado.

A velocidade a que as ondas de luz se propagam no vácuo é independente tanto do movimento da fonte de onda quanto do referencial inercial do observador, de modo que a velocidade da luz emitida por uma fonte em alta velocidade é a mesma que a de outra fonte estacionária. No entanto, afrequência da luz (que define a cor) e a energia pode depender de movimento da fonte relativo ao observador, devido ao efeito Doppler relativístico. Todos os observadores que medem a velocidade da luz no vácuo chegam ao mesmo resultado. Essa invariância da velocidade da luz foi postulada por Einstein em 1905,13 motivado pela teoria de Maxwell do eletromagnetismo e a falta de evidências para suportar o éter luminífero;14 e desde então tem sido consistentemente confirmado por diversos experimentos. Somente é possível verificar experimentalmente que a velocidade da luz de ida e volta (por exemplo, de uma fonte para um espelho e então de volta) independe do referencial, porque é impossível medir a velocidade de ida da luz (por exemplo, de uma fonte para um detector distante) sem uma convenção sobre como os relógios na fonte e no detector devem ser sincronizados. No entanto, adotando asincronização de Einstein para os relógios, a velocidade de ida da luz fica igual à velocidade da luz de ida e volta, por definição.12 15 A teoria especial da relatividade explora as consequências dessa invariância de c com a suposição de que as leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais.16 17 Uma consequência é que c é a velocidade a que todas as partículas sem massa e toda radiação eletromagnética, incluindo a luz visível, se propaga (ou move) no vácuo. É também a velocidade de propagação da atração gravitacional, na teoria geral da relatividade.

Distâncias astronômicas são frequentemente medidas em anos-luz, que é a distância que a luz percorre em um ano solar, aproximadamente 9,46×1012 quilômetros.