Ole Rømer

Ole Christensen Rømer ( en danés: [ ˈoːləˈʁœˀmɐ ] ; 25 de septiembre de 1644 – 19 de septiembre de 1710) fue un astrónomo danés que, en 1676, demostró por primera vez que la luz viaja a una velocidad finita. Rømer también inventó el termómetro moderno, que mide la temperatura entre dos puntos fijos: el punto de ebullición y el punto de congelación del agua .

Rømer realizó su descubrimiento sobre la velocidad de la luz mientras trabajaba en el Real Observatorio de París y estudiaba Io, la luna de Júpiter . Estimó que la luz tarda unos 11 minutos en viajar del Sol a la Tierra. Según el conocimiento actual de la distancia Sol-Tierra , esto equivaldría a una velocidad de la luz de aproximadamente 220 000 kilómetros por segundo, ^{[ 1 ]} en comparación con el valor aceptado actualmente de poco menos de 300 000 kilómetros por segundo.

En la literatura científica , son comunes las grafías alternativas como "Roemer", "Römer" o "Romer".

Rømer nació el 25 de septiembre de 1644 en Aarhus , hijo del comerciante y capitán Christen Pedersen (fallecido en 1663) y de Anna Olufsdatter Storm ( c. 1610 – 1690), hija de un concejal acomodado . ^{[ 2 ]} Desde 1642, Christen Pedersen había empezado a usar el nombre Rømer, que significa que era de la isla danesa de Rømø , para distinguirse de un par de personas más llamadas Christen Pedersen. ^{[ 3 ]} Hay pocos registros de Ole Rømer antes de 1662, cuando se graduó de la antigua Aarhus Katedralskole (la escuela catedralicia de Aarhus), ^{[ 4 ] [ 5 ]} se mudó a Copenhague y se matriculó en la Universidad de Copenhague . Su mentor en la universidad fue Rasmus Bartholin , quien publicó su descubrimiento de la doble refracción de un rayo de luz por el espato de Islandia (una forma transparente del mineral calcita ) en 1668, mientras Rømer vivía en su casa. Rømer tuvo todas las oportunidades para aprender matemáticas y astronomía utilizando las observaciones astronómicas de Tycho Brahe , ya que Bartholin se había encargado de prepararlas para su publicación. ^{[ 6 ]}

Rømer estuvo al servicio del gobierno francés: Luis XIV lo nombró tutor del Delfín , y también participó en la construcción de las magníficas fuentes de Versalles .

En 1681, Rømer regresó a Dinamarca y fue nombrado profesor de astronomía en la Universidad de Copenhague. Ese mismo año contrajo matrimonio con Anne Marie Bartholin, hija de Rasmus Bartholin . También se desempeñó como observador, tanto en el Observatorio Universitario de Rundetårn como en su casa, utilizando instrumentos mejorados de su propia construcción. Lamentablemente, sus observaciones no se conservaron: se perdieron en el gran incendio de Copenhague de 1728. Sin embargo, un antiguo asistente (y posteriormente astrónomo por derecho propio), Peder Horrebow , describió y escribió fielmente sobre las observaciones de Rømer.

En su cargo de matemático real, Rømer introdujo el primer sistema nacional de pesos y medidas en Dinamarca el 1 de mayo de 1683. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Inicialmente basado en el pie del Rin, se adoptó un estándar nacional más preciso en 1698. ^{[ 9 ]} Mediciones posteriores de los estándares fabricados para longitud y volumen muestran un excelente grado de precisión. Su objetivo era lograr una definición basada en constantes astronómicas, utilizando un péndulo . Esto se lograría después de su muerte, ya que las dificultades prácticas lo hacían demasiado impreciso en ese momento. También es notable su definición de la nueva milla danesa de 24 000 pies daneses (aproximadamente 7532  m). ^{[ 10 ]}

En 1700, Rømer persuadió al rey para que introdujera el calendario gregoriano en Dinamarca y Noruega  , algo que Tycho Brahe había defendido en vano cien años antes. ^{[ 11 ]}

Rømer desarrolló una escala de temperatura mientras se recuperaba de una fractura de pierna. ^{[ 12 ]} Después de visitar a Rømer en 1708, Daniel Gabriel Fahrenheit comenzó a fabricar sus termómetros utilizando una versión modificada de la escala de Rømer que finalmente evolucionó hasta convertirse en la escala Fahrenheit, todavía popular en los Estados Unidos y algunos otros países. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

Rømer también estableció escuelas de navegación en varias ciudades danesas. ^{[ 16 ]}

En 1705, Rømer fue nombrado segundo jefe de la policía de Copenhague , cargo que ocupó hasta su muerte en 1710. ^{[ 17 ]} Como una de sus primeras medidas, despidió a toda la fuerza policial, convencido de que la moral estaba alarmantemente baja. Fue el inventor del primer alumbrado público (lámparas de aceite) en Copenhague y trabajó arduamente para intentar controlar a los mendigos, los pobres, los desempleados y las prostitutas de la ciudad. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

En Copenhague, Rømer estableció normas para la construcción de nuevas viviendas, reactivó el suministro de agua y el alcantarillado de la ciudad, se aseguró de que el cuerpo de bomberos recibiera equipos nuevos y mejores, y fue la fuerza impulsora detrás de la planificación y construcción de nuevos pavimentos en las calles y plazas de la ciudad. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

Rømer murió a los 65 años en 1710. Fue enterrado en la Catedral de Copenhague , que fue reconstruida tras su destrucción en la Batalla de Copenhague (1807) . Allí se encuentra un monumento conmemorativo moderno. ^{[ 23 ]}

La determinación de la longitud es un problema práctico importante en cartografía y navegación . Felipe III de España ofreció un premio por un método para determinar la longitud de un barco sin avistar tierra, y Galileo propuso un método para establecer la hora del día, y por lo tanto la longitud, basándose en los horarios de los eclipses de las lunas de Júpiter ; este método no mejoró significativamente hasta que se desarrollaron relojes mecánicos precisos en el siglo XVIII. Galileo propuso este método a la corona española (1616-1617), pero resultó poco práctico debido a las imprecisiones de sus cronogramas y a la dificultad de observar los eclipses desde un barco. Sin embargo, con algunas mejoras, el método pudo adaptarse para su uso en tierra.

Tras estudiar en Copenhague, Rømer se unió a Jean Picard en 1671 para observar unos 140 eclipses de Io , la luna de Júpiter , en la isla de Hven, en la antigua ubicación del observatorio de Uraniborg de Tycho Brahe , cerca de Copenhague, durante varios meses, mientras que en París Giovanni Domenico Cassini observaba los mismos eclipses. Comparando los horarios de los eclipses, se calculó la diferencia de longitud entre París y Uraniborg.

Cassini observó las lunas de Júpiter entre 1666 y 1668, y descubrió discrepancias en sus mediciones que, al principio, atribuyó a la velocidad finita de la luz. En 1672, Rømer viajó a París y continuó observando los satélites de Júpiter como asistente de Cassini. Rømer añadió sus propias observaciones a las de Cassini y observó que los intervalos entre eclipses (en particular los de Io) se acortaban a medida que la Tierra se acercaba a Júpiter y se alargaban a medida que se alejaba. Cassini hizo un anuncio a la Academia de Ciencias el 22 de agosto de 1676:

Esta segunda desigualdad parece deberse a que la luz tarda cierto tiempo en llegar hasta nosotros desde el satélite; la luz parece tardar entre diez y once minutos [en cruzar] una distancia igual a la mitad del diámetro de la órbita terrestre . ^{[ 24 ]}

Cassini no profundizó en este razonamiento, pero Rømer lo adoptó y se dispuso a demostrar la idea, utilizando una selección de observaciones realizadas por Picard y él mismo entre 1671 y 1677. Rømer presentó sus resultados a la Academia Francesa de Ciencias , y poco después un reportero anónimo los resumió en un breve artículo, «Démonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Roemer de l'Académie des sciences» , publicado el 7 de diciembre de 1676 en el Journal des sçavans . ^{[ 25 ]} El reportero empleó una redacción críptica que oscureció el razonamiento de Rømer. El propio Rømer nunca publicó sus resultados. ^{[ 26 ]}

El razonamiento de Rømer fue el siguiente. En referencia a la ilustración, supongamos que la Tierra está en el punto L , e Io emerge de la sombra de Júpiter en el punto D. Después de varias órbitas de Io, a 42,5 horas por órbita, la Tierra está en el punto K. Si la luz no se propaga instantáneamente, el tiempo adicional que tarda en llegar a K , que calculó en unos 3,5 minutos, explicaría el retraso observado. Rømer observó inmersiones en el punto C desde las posiciones F y G , para evitar confusiones con eclipses (Io en la sombra de Júpiter desde C hasta D ) y ocultaciones (Io oculta tras Júpiter en varios ángulos). En la tabla siguiente, sus observaciones de 1676, incluyendo la del 7 de agosto, que se cree que fue en el punto de oposición H , ^{[ 27 ]} y la observada en el Observatorio de París con un retraso de 10 minutos, el 9 de noviembre. ^{[ 28 ]}

Mediante ensayo y error , durante ocho años de observaciones, Rømer descubrió cómo tener en cuenta la velocidad finita de la luz al calcular las efemérides de Io. Calculó el retraso como una proporción del ángulo correspondiente a una posición dada de la Tierra con respecto a Júpiter, Δt  =  22·( α ⁄ 180° ) [minutos] . Cuando el ángulo α es 180°, el retraso se convierte en 22 minutos, que es el tiempo necesario para que la luz recorra una distancia igual al diámetro de la órbita terrestre , de H a E. ^{[ 28 ]} (En realidad, Júpiter no es visible desde el punto de conjunción E ). Interpretar el retraso de esta manera permite calcular el resultado exacto de las observaciones de Rømer: La relación entre la velocidad de la luz y la velocidad con la que la Tierra orbita alrededor del sol, que es la relación entre la duración de un año dividida por pi y los 22 minutos:

365·24·60 ⁄ π ·22 ≈ 7.600.

En comparación, el valor moderno es aproximadamente 299.792 km s ⁻¹ ⁄ 29,8 km s ⁻¹ ≈ 10.100. ^{[ 29 ]}    

Rømer no calculó esta relación ni proporcionó un valor para la velocidad de la luz. Sin embargo, muchos otros calcularon una velocidad a partir de sus datos, siendo el primero Christiaan Huygens ; tras intercambiar correspondencia con Rømer y obtener más datos, Huygens dedujo que la luz viajaba a 16 + 2/3 diámetros terrestres por segundo, ^{[ 30 ]} lo que equivale aproximadamente a 212 000 km /s. 

La opinión de Rømer de que la velocidad de la luz era finita no fue plenamente aceptada hasta que James Bradley realizó mediciones de la llamada aberración de la luz en 1727.

En 1809, utilizando nuevamente observaciones de Io, pero esta vez con el beneficio de más de un siglo de observaciones cada vez más precisas, el astrónomo Jean Baptiste Joseph Delambre informó que el tiempo que tarda la luz en viajar del Sol a la Tierra es de 8 minutos y 12 segundos. Dependiendo del valor asumido para la unidad astronómica, esto arroja una velocidad de la luz de poco más de 300 000 kilómetros por segundo. El valor moderno es de 8 minutos y 19 segundos, y una velocidad de 299 792 458  m/s.

Además de inventar las primeras farolas en Copenhague, ^{[ 31 ] [ 32 ]} Rømer también inventó el círculo meridiano , ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]} el altazimut , ^{[ 36 ] [ 37 ]} y el instrumento de paso (también conocido como instrumento de tránsito , un tipo de círculo meridiano cuyo eje horizontal no está fijo en la dirección este-oeste). ^{[ 38 ] [ 39 ]}

La Medalla Ole Rømer es otorgada anualmente por el Consejo Danés de Investigación en Ciencias Naturales por investigaciones destacadas. ^{[ 40 ]}

El Museo Ole Rømer está ubicado en el municipio de Høje-Taastrup , Dinamarca, ^{[ 41 ]} en el sitio excavado del observatorio de Rømer, Observatorium Tusculanum, en Vridsløsemagle. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]} El observatorio abrió sus puertas en 1704 y funcionó hasta aproximadamente 1716, cuando los instrumentos restantes fueron trasladados a Rundetårn en Copenhague. ^{[ 45 ]} El museo exhibe una gran colección de instrumentos astronómicos antiguos y más recientes. ^{[ 46 ]} El museo abrió en 1979 y desde 2002 forma parte del museo Kroppedal en la misma ubicación. ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}

En Dinamarca, Rømer ha sido honrado de diversas maneras a lo largo de los siglos. Ha sido retratado en billetes, ^{[ 50 ]} la colina homónima de Ole Rømer lleva su nombre, ^{[ 51 ]} al igual que calles en Aarhus y Copenhague ( Ole Rømers Gade y Rømersgade respectivamente). ^{[ 52 ] [ 53 ]} El observatorio astronómico de la Universidad de Aarhus se llama Observatorio Ole Rømer ( Ole Rømer Observatoriet ) en su honor, y un proyecto de satélite danés destinado a medir la edad, la temperatura y las condiciones físicas y químicas de estrellas seleccionadas, se denominó Satélite Rømer . Sin embargo, el proyecto del satélite se estancó en 2002 y nunca se realizó. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

El cráter Römer en la Luna lleva su nombre. ^{[ 56 ]}

• MacKay, R. Jock; Oldford, R. Wayne (2000). "Método científico, método estadístico y la velocidad de la luz" . Statistical Science . 15 (3): 254– 278. doi : 10.1214/ss/1009212817 .(Se centra principalmente en AA Michelson , pero también considera a precursores como Rømer).
• Axel V. Nielsen (1944). Ole Romer, en Skildring af hans Liv og Gerning (en danés). Nordisk Forlag.

Contenido multimedia relacionado con Ole Rømer en Wikimedia Commons

• Roemer, Ole Christensen (en el Proyecto Galileo )
• Démonstration touchant le mouvement de la lumière (El artículo de 1676 sobre la velocidad de la luz, en francés antiguo, como texto ordinario)
• Rømer y el principio de Doppler. (más detalles sobre el resultado de Rømer)
• (en danés) Fysikeren Ole Rømer (en danés)
• Museo de Kroppedal
• Ole Rømer en el billete de 50 coronas danesas. Archivado el 3 de agosto de 2018 en Wayback Machine.