James Bradley (1693-1762) era un astronomo inglese del Settecento, nominato Astronomo Reale alla morte del suo predecessore Edmond Halley. Introdotto alla pratica astronomica dallo zio James Pound, ottimo osservatore del cielo, si interessò molto di uno degli ambiti di studio indagati all’epoca, il problema della parallasse stellare, ovvero l’apparente scostamento della posizione di un oggetto osservato da due diverse posizioni della Terra.

Bradley cercava evidenze della parallasse quando si trovò casualmente a scoprire l’aberrazione della luce, grazie alla quale potè calcolare la velocità della luce.

L’aberrazione è un fenomeno per il quale la posizione osservata di un oggetto lontano è diversa da quella effettiva a causa della differenza di velocità tra fascio di luce proveniente da una sorgente e osservatore: ad un osservatore sulla Terra, in altre parole, un oggetto appare trovarsi in una posizione che si discosta da quella effettiva a causa del suo moto di rivoluzione intorno al Sole.

Bradley ebbe una prima evidenza di tale anomalo comportamento nel corso delle ripetute osservazioni che, insieme a Samuel Molyneux, stava conducendo nel 1725. La stella  Draconis, osservata per svariati mesi al suo passaggio allo Zenit, mostrava posizioni sensibilmente diverse nella direzione nord-sud.

Estese le indagini ad altre stelle e messe da parte le varie ipotesi di spiegazione del fenomeno (tra cui la parallasse) Bradley arrivò a concludere, nel gennaio 1729, che lo scostamento è da imputare al “progressivo moto della luce e al movimento annuale della Terra sulla sua orbita”.

Consideriamo lo schizzo e la spiegazione che fornisce Bradley e vediamo come è giunto al valore della velocità della luce.

Supponiamo che CA sia un raggio di luce che cade perpendicolarmente a BD. Se l’osservatore è fermo nella posizione A allora l’oggetto osservato deve apparirgli in direzione AC, se la luce si propaga istantaneamente o anche se possiede una certa velocità. Ma se l’osservatore è in moto da B verso A e la luce si propaga con una certa velocità che sta alla velocità dell’occhio (ndr velocità della Terra) come CA sta a BA allora si verifica proprio che mentre la luce percorre il tratto CA, l’osservatore percorre il tratto BA.

Ne deriva che l’oggetto sarà osservato solo quando l'osservatore è arrivato in A.

In realtà la sua posizione C effettiva si verificava quando l’osservatore era in B. All’epoca era già stato dimostrato che la luce si propaga con una certa velocità finita e non istantaneamente.
Bradley valutò uno scostamento massimo totale di 40-41 secondi d’arco su tutte le stelle per le quali aveva compiuto osservazione, ovvero un valore per l’angolo  di circa 20 secondi d’arco.
Pertanto se:
AC:AB=v_L:v_T
Con v_L = velocità della luce e v_T = velocità dell’osservatore (ndr velocità della Terra)

Allora
v_L:v_T= 10210

Utilizzando come valore della distanza media Sole-Terra 79 100 000 miglia, che lo stesso Bradley aveva ricavato dalle sue osservazioni sulla parallasse solare nel 1721 ne deriva un valore di 15,76 miglia/sec come valore della velocità media della Terra sulla sua orbita, da cui un valore della velocità della luce pari a:

v_L 161 000 miglia/sec

In realtà Bradley non fornì un valore della velocità della luce ma affermò che che luce impiega 8 min e 12 sec per coprire la distanza Sole-Terra (cfr Philosophical Transactions, n. 406, vol 35, 1729, pag 653). E’ un modo equivalente per fornire una valutazione della velocità della luce, perché basta moltiplicare l’inverso di questo tempo per lo spazio percorso (lunghezza dell’orbita=2*distanza Sole-Terra).

Utilizzando i valori sopra indicati, si ricava dunque il valore della velocità della luce che abbiamo dato.

A quel tempo era più in uso fornire una stima del tempo che la luce impiega a coprire la distanza Sole-Terra, invece che il valore della velocità della luce. Questo sia perché il numero che esprime la velocità è molto grosso, sia perché aveva maggior “significato fisico” utilizzare il tempo. Non dimentichiamo inoltre che il fatto che la luce si muove ad una velocità finita e costante per noi è un fatto acquisito mentre è stato un travagliato problema per fisici e astronomi del passato.
Anche Ole Römer, che nel 1676 aveva fornito il primo valore della velocità della luce, a partire dai dati osservativi sui fenomeni che occorrono ai satelliti di Giove, aveva nella realtà espresso il valore in termini di tempo per percorrere la distanza Sole-Terra (circa 11 min).
Da questo consegue che consultando varie fonti secondarie è facile trovare valori della velocità della luce attribuiti a Bradley (così come a Römer) molto diversi. L’errore più comune consiste nella conversione dal tempo indicato da Bradley alla velocità usando l’attuale valore accettato per la distanza media Sole-Terra, che naturalmente è diverso da quello di allora.

Per quanto infatti all’epoca la distanza Sole-Terra fosse nota, non lo era con la precisione di oggi, ovviamente. Stime più accurate di questo valore, ad esempio, giunsero successivamente alla scoperta dell’aberrazione con le osservazioni in occasione dei transiti di Venere del 1761 e del 1769.

Merita, inoltre, fare una precisazione visto che spesso aberrazione e parallasse vengono confuse. La parallasse è l’apparente scostamento della posizione di un oggetto celeste rispetto allo sfondo delle stelle fisse, se osservato da due diverse posizioni. L’aberrazione invece è dovuta alla somma vettoriale della velocità della luce e della velocità della Terra. Mentre la parallasse dipende dalla distanza tra l’oggetto osservato e l’osservatore, l’aberrazione ne è indipendente. Per oggetti vicini la parallasse è significativa mentre diventa del tutto trascurabile per oggetti lontani.
In ultimo una nota di colore. Spesso si dice, e il fatto è ritenuto verosimile, che Bradley abbia avuto l’intuizione dell’aberrazione mentre si trovava in barca sul Tamigi. Mentre era sulla barca notò che la banderuola usata per indicare la direzione del vento modificava la direzione ogni qualvolta la barca virava di bordo. Comprese quindi che la direzione di oscillazione della banderuola dipendeva non solo dalla velocità del vento ma anche da quella della barca. In analogia con la banderuola, quindi, la posizione di una stella, e quindi la direzione da cui la sua luce arriva all’osservatore, doveva dipendere non solo dalla velocità della luce ma anche da quella della Terra.