RømerEdit
Ole Christensen Rømer utilizzò una misura astronomica per fare la prima stima quantitativa della velocità della luce. Se misurati dalla Terra, i periodi delle lune che orbitano intorno a un pianeta lontano sono più brevi quando la Terra si avvicina al pianeta rispetto a quando la Terra si allontana da esso. La distanza percorsa dalla luce dal pianeta (o dalla sua luna) alla Terra è più breve quando la Terra si trova nel punto della sua orbita più vicino al suo pianeta rispetto a quando la Terra si trova nel punto più lontano della sua orbita, la differenza di distanza è il diametro dell’orbita terrestre intorno al Sole. Il cambiamento osservato nel periodo orbitale della luna è in realtà la differenza nel tempo che la luce impiega per attraversare la distanza più breve o più lunga. Rømer osservò questo effetto per Io, la luna più interna di Giove, e ne dedusse che la luce impiega 22 minuti per attraversare il diametro dell’orbita terrestre.
BradleyEdit
Un altro metodo è quello di utilizzare l’aberrazione della luce, scoperta e spiegata da James Bradley nel XVIII secolo. Questo effetto risulta dalla somma vettoriale della velocità della luce che arriva da una fonte lontana (come una stella) e la velocità del suo osservatore (vedi diagramma a destra). Un osservatore in movimento vede quindi la luce proveniente da una direzione leggermente diversa e di conseguenza vede la sorgente in una posizione spostata rispetto alla sua posizione originale. Poiché la direzione della velocità terrestre cambia continuamente mentre la Terra orbita intorno al Sole, questo effetto causa lo spostamento della posizione apparente delle stelle. Dalla differenza angolare nella posizione delle stelle, è possibile esprimere la velocità della luce in termini di velocità della Terra intorno al Sole. Questo, con la lunghezza nota di un anno, può essere facilmente convertito nel tempo necessario per viaggiare dal Sole alla Terra. Nel 1729, Bradley usò questo metodo per ricavare che la luce viaggiava 10.210 volte più veloce della Terra nella sua orbita (la cifra moderna è 10.066 volte più veloce) o, equivalentemente, che la luce avrebbe impiegato 8 minuti e 12 secondi per viaggiare dal Sole alla Terra.
ModernEdit
Oggi, il “tempo di luce per unità di distanza” – l’inverso di c (1/c), espresso in secondi per unità astronomica – si misura confrontando il tempo dei segnali radio per raggiungere diversi veicoli spaziali nel sistema solare. La posizione delle navicelle è calcolata dagli effetti gravitazionali del Sole e dei vari pianeti. Combinando molte di queste misure, si ottiene un valore ottimale per il tempo di luce per unità di distanza. A partire dal 2009, la migliore stima, approvata dall’Unione Astronomica Internazionale (IAU), è:
tempo di luce per unità di distanza: 499,004783836(10) s c = 0,00200398880410(4) AU/s c = 173,144632674(3) AU/giorno.
L’incertezza relativa in queste misure è di 0,02 parti per miliardo (2×10-11), equivalente all’incertezza nelle misure terrestri di lunghezza per interferometria. Poiché il metro è definito come la lunghezza percorsa dalla luce in un certo intervallo di tempo, la misura del tempo di luce per unità di distanza può anche essere interpretata come la misura della lunghezza di un AU in metri. Il metro è considerato un’unità di lunghezza propria, mentre l’AU è spesso usato come unità di lunghezza osservata in un dato quadro di riferimento.