قياس سرعة الضوء: طريقة رومر

في عام 1675م قام الفلكي الدانماركي آولي رومر (Ole Roemer) بما يُعتبر أول محاولة ناجحة لقياس سرعة الضوء عن طريق رصد قمر كوكب المشتري أيو (Io)، حيث إن أيو يحتاج ل 42.5 ساعة حتى يُتم دورةً كاملةً حول كوكب المشتري، بينما دورة المشتري حول الشمس تحتاج لاثنتي عشرة سنة أرضية، الأمر الذي يعني أنه عندما تتحرك الأرض مسافة زاوية مقدارها 90 درجة، فإن المشتري سيقطع مسافة زاوية قدرها 7.5 درجة. يجب أن يكون لأيو دورة ثابتة، وتغير الوقت اللازم لإتمام هذه الدورة يعني أن القمر إما أنه يتباطأ أو أنه يتسارع، فإذا كان يتباطأ فإنه سوف يسقط على المشتري، وإن كان يتسارع فسوف يُفلت منه وسيصبح حراً في الفضاء. لكن أياً من هذا لم يحدث، الأمر الذي يعني أن أيو يمتلك دورة ثابتة، ذات وقت ثابت ومنتظم.

بعد سنة قام خلالها رومر بجمع الأرصاد المنتظمة للقمر أيو، ولاحظ أن هناك اختلافاً في توقيت دورة أيو عن المتوسط المتوقع! حيث كانت الأرصاد تُشير إلى أن دورة أيو تحتاج لوقتٍ أطول عندما تكون الأرض مبتعدة عن المشتري، أما عندما تكون الأرض مقتربة من المشتري تكون الدورة أقصر. لكن وبما أن أيو لديه دورة ثابتة فكان يجب أن يرى رومر خسوفاً للقمر أيو عندما يدخل في منطقة ظل المشتري، أي عندما لا يصله ضوء من الشمس حتى يعكسه، بسبب أنه أصبح خلف المشتري، الأمر الذي يعني أنه لن يصله أي ضوء من الشمس، وبما أن دورته ثابتة كان يجب أن يكون بمقدوره التنبؤ بالخسوف التالي لأيو، ولكنه لم يستطِع ذلك، حيث إنه عندما كانت الأرض مبتعدة عن المشتري كان الخسوف متأخراً، ولو أخذنا الفترة بين رصدين متتاليين لخسوف القمر ستكون 3 أشهر، وعليه فإن زمن تأخر الخسوف سيكون 600 ثانية. وسبب هذا التأخر أن المسافة بين الأرض وأيو قد تغيرت في الرصد الثاني عنها في الرصد الأول.

وباستخدام أرصاد رومر تمكن هويجنس من تقدير سرعة الضوء، حيث إنه قدر مقدار سرعة الضوء لتكون 2.3×10⁸م/ث، وتكمن أهمية هذا الاكتشاف بكونه أثبت أن سرعة الضوء محدودة (أي إنها ليست لا نهائية).