Esta duda se puede resolver de variadas formas, pero nosotros te damos la que en nuestra opinión es la solución más completa.
Solución:
La velocidad de la luz es 299 792 458 m/s porque la gente solía definir un metro como 1/40 000 000 del meridiano de la Tierra, de modo que la circunferencia de la Tierra era de 40 000 kilómetros.
Además, solían definir un segundo como 1/86.400 de un día solar, de modo que el día se puede dividir en 24 horas, cada una de las cuales contiene 60 minutos por 60 segundos.
En nuestro Universo sucede que la luz se está moviendo a la velocidad de modo que en 1 segundo definido anteriormente, se mueve aproximadamente 299.792.458 metros definidos anteriormente. En otras palabras, durante un día solar, la luz cambia su posición $$ delta x = 86,400 times 299,792,458 / 40,000,000,,rm circunferencias,,de,,la,,Tierra .$$ El número anterior es aproximadamente 647.552. Intentalo. Instruya a la luz para que orbite a lo largo de la superficie de la Tierra y descubrirá que entre dos mediodías completará 647.552 órbitas. ¿Por qué es exactamente este número? Bueno, fue porque la Tierra fue creada y evolucionó.
Si no hubiera golpeado una gran roca llamada Megaplutón hace unos 4.701.234.567,31415926 años, habría sido un poco más grande y rotaría con una frecuencia menor en un 1,734546346 por ciento, por lo que 647.552 sería reemplazado por 648.243,25246, pero debido a que golpeamos a Megaplutón , la proporción finalmente se convirtió en lo que dije.
(Hubo alrededor de un millón de grandes eventos igualmente importantes que también me salté).
El tamaño y la velocidad de giro de la Tierra estuvieron bien durante un tiempo, pero no son realmente regulares ni precisos, por lo que la gente finalmente cambió a longitudes de onda y duraciones de algunas ondas electromagnéticas emitidas por los átomos. La espectroscopia sigue siendo la forma más precisa en la que podemos medir el tiempo y las distancias. Eligieron el nuevo metro y el nuevo segundo como un múltiplo de la longitud de onda o periodicidad de los fotones emitidos por varios átomos – de modo que el nuevo metro y el nuevo segundo coincidieran con los antiguos – los definidos a partir de la circunferencia de la Tierra y de el día solar – dentro de la precisión disponible.
Durante algún tiempo, la gente usaría dos ondas electromagnéticas independientes para definir 1 metro y 1 segundo. En esas unidades, podrían haber medido la velocidad de la luz y descubrir que era 299.792.458 más menos 1,2 metros por segundo más o menos. (La precisión no fue tan buena durante años, pero el error de 1,2 metros fue la precisión final lograda a principios de la década de 1980).
Debido a que la velocidad de la luz es tan fundamental (los físicos adultos usan unidades en las que $c=1$, de todos modos), los físicos decidieron en la década de 1980 redefinir las unidades para que tanto 1 metro como 1 segundo usen el mismo tipo de onda electromagnética para definirse. . 1 metro se definió como 1/299.792.458 de segundos luz lo que, una vez más, coincidía con la definición anterior basada en dos ondas electromagnéticas diferentes dentro de la precisión.
La ventaja es que se sabe que la velocidad de la luz es exacta, por definición, hoy. Hasta el inconveniente factor numérico de 299.792.458, que por lo demás es conveniente para comunicarse con personas comunes y no tan comunes, especialmente aquellas que han sido entrenadas para usar metros y segundos según el día solar y el meridiano, es tan robusto como el $c =1$ unidades.
El número es arbitrario. Podríamos haber elegido que fuera 1 m/s, pero eso hubiera sido un poco incómodo, ya que estaríamos dando vueltas diciéndoles a las personas que vayan a la izquierda en la siguiente esquina, 0,00000084 metros más adelante.
Solía ser que el metro se definía en términos de dos rasguños en un palo. Por lo tanto, podríamos medir la velocidad de la luz experimentalmente. Antes de redefinir las cosas, midieron con la mayor precisión posible y luego usaron el resultado como el nuevo estándar oficial.
Definir la velocidad de la luz significa que el metro ya no se define en términos de rayas en un palo. Si lo fuera, tendríamos el segundo, el metro y la velocidad de la luz definidos de forma independiente, cuando en realidad son dependientes. Eso significa que futuras mediciones más precisas podrían mostrar que nuestro sistema era inconsistente. Como resultado, el metro ahora es simplemente la distancia que se mueve la luz en 1/299792458 segundos.
Creo que la principal motivación detrás de esto es que la velocidad de la luz siempre es la misma en todas partes (para una medición local) y es bastante fácil de medir. Antes de la redefinición, la precisión en la medición de la velocidad de la luz llegaba a ser tan buena que estaba limitada por la precisión con la que podíamos medir un metro.
Muchas mediciones precisas de distancia se hacen usando luz en lugar de varas métricas. Vea, por ejemplo, LIDAR, en el que la luz rebota en una fuente y ve cuánto tarda en volver. Las mediciones de distancia precisas (o mediciones de cambio en una distancia) también se pueden realizar con luz mediante interferometría. Ver LIGO por ejemplo.
Es un círculo completo histórico bastante agradable.
El metro se definió originalmente como 1/10.000.000 de la distancia desde el ecuador hasta el polo norte, a través de París, como explicó Luboš anteriormente.
Esto fue ideado por algunos muchachos en la revolución francesa con la idea de que las unidades de la física deberían depender solo del universo (o al menos de París, que es más o menos lo mismo) y no de detalles históricos como la longitud del brazo de un rey. o pie.
Esto también significaba que podía llegar de forma independiente a su propia medida imparcial de la unidad: no había un medidor maestro en una bóveda. Haciendo así iguales a todos los hombres, y sus medidas.
Como muchas de las ideas de la revolución francesa, esto no funcionó del todo. exactamente según lo planeado, la encuesta se canceló, y pronto las demandas de la industria significaron que el único estándar suficientemente preciso era un medidor maestro en una bóveda en algún lugar.
Al redefinir el metro en términos de la velocidad de la luz, que es universal (incluso fuera de París), estamos volviendo a ese noble principio original.
Nota adicional: no necesitar para ir al polo norte. Es fácil medir la latitud (ángulo norte/sur del ecuador) de un lugar con solo un telescopio, luego puede medir la distancia en el suelo entre dos lugares al norte/sur uno del otro y obtener una definición del metro. Esto condujo al descubrimiento de que la Tierra no es una esfera, por lo que en realidad no funciona, pero condujo a una ciencia completamente nueva para medir la Tierra.
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