Après les spéculations d’Empédocle, d’Alhazen ou de Roger Bacon, et les tentatives malheureuses de Galilée avec des aides démasquant des lanternes, la première estimation expérimentale est due à l’astronome danois Ole Christensen Rømer : en étudiant le cycle des éclipses de Io, satellite (Satellite peut faire référence à :) de Jupiter, il trouve que 40 révolutions observées lors d’une quadrature de Jupiter avec la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) sont décalées dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) par rapport à 40 autres observées lorsque les deux planètes sont au plus proche. Il en déduit que quand Jupiter et la Terre sont en positions opposées par rapport au soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...), la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) de Jupiter met 22 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. ...) de plus pour nous parvenir que lorsque les deux planètes sont au plus proche, ce retard correspondant au temps supplémentaire de parcours par la lumière du diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) de l’orbite terrestre.
En septembre 1676, il prédit ainsi pour une émersion de Io, un retard de 10 minutes (observé le 9 novembre) par rapport à la table établie par Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le...). La lumière mettait ainsi 11 min pour parcourir le rayon de l’orbite terrestre, mais ce rayon était mal connu, les mesures étant dispersées entre 68 et 138 millions de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...), valeurs toutes fausses.
Rømer (qui trouva ensuite 7 min), Cassini, Newton et bien d’autres améliorèrent la précision du temps de parcours, mais il fallut attendre que Delambre analyse un millier d’éclipses, réparties sur 140 ans, pour trouver la valeur de 8 min 13 s (la valeur correcte est de 8 min 19 s).
L’étape suivante est due à James Bradley : en 1727, étudiant les variations de déclinaison de l’étoile Gamma du Dragon, il découvre le phénomène de l’aberration de la lumière, dû à la combinaison (Une combinaison peut être :) de la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...) avec celle de la Terre ; il en déduit que la vitesse (On distingue :) de la lumière vaut 10 188 fois celle de la Terre. Mais la vitesse de la Terre était mal connue, puisqu’elle dépend du rayon de son orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...).
La première mesure, indépendante d’une autre mesure, est faite par Hippolyte Fizeau (Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896) est un physicien français qui travailla notamment sur la...), en 1849. En opérant entre Suresnes et Montmartre avec un dispositif à roue dentée, il trouve 315 000 km/s (donc majorée avec une erreur de seulement 5 %, un résultat déjà impressionnant pour l’époque puisque l’expérience s’est contentée de moyens matériels d’une taille très restreinte eu égard à la vitesse calculée obtenue).
Un nouveau progrès est fait par Léon Foucault (Jean Bernard Léon Foucault, né à Paris le 18 septembre 1819 et mort à...) avec un dispositif à miroir tournant, qui lui permet d’opérer sans sortir du laboratoire. En 1850, il montre que la lumière se déplace moins vite dans l’eau, en accord avec la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) des ondulations. En 1862, il trouve la valeur de 298 000 km/s.
Les mesures (et les méthodes) vont alors se multiplier :
Après la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) Guerre mondiale, le géodimètre, la cavité résonnante, le radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...), le radio-interféromètre, la spectrométrie de bande, et surtout le laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...), vont permettre un bond dans la précision :
Par cette dernière définition, la communauté scientifique entérine la définition de la vitesse de la lumière dans le vide absolu (un vide théorique car il est seulement approché et simulé dans les modèles expérimentaux actuels) comme une constante universelle, sur laquelle se fondent ensuite toutes les mesures d’espace et de temps.
Elle comporte aussi l’avantage conséquent de ne plus se baser sur les raies spectrales d’éléments atomiques (auparavant une raie (Raie [ʀɛ] est un nom vernaculaire ambigu qui correspond en français à de...) du krypton-86 depuis 1960, déjà difficile à purifier et isoler dans des états stables sur des échantillons suffisamment significatifs pour obtenir la précision souhaitée), ce qui élimine en même temps d’une part les sources d’imprécision ou d’incertitude relatives aux variétés isotopiques ou subatomiques (qui influent sur la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit...) des raies spectrales encore actuellement mesurées) et d’autre part la nécessité de reproduire plus exactement des conditions de mesure basées sur un modèle expérimental (des conditions qui peuvent désormais évoluer indépendamment de cette définition et s’améliorer en précision à un coût moindre, en fonction des nouvelles découvertes), notamment à l'aide (AIDES est une association française de lutte contre le VIH/Sida et les Hépatites virales,...) de mesure des fréquences (ou de façon équivalente) de longueurs d’ondes de raies spectrales caractéristiques (qui restent à étudier pour mettre en pratique cette définition).
Cependant, elle présuppose encore l’existence d’un modèle expérimental pour l’établissement de la définition de la seconde, dont dépend alors celle du mètre puisque la vitesse de la lumière dans le vide dont dépend aussi cette définition est maintenant établie comme une constante universelle. C’est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) de même une amélioration du système puisqu’un des deux éléments de variabilité a été éliminé, et aussi parce que c’est dans le domaine de la mesure du temps (ou des fréquences) que les progrès les plus importants ont été obtenus en termes de précision.
Une définition similaire concernant l’unité de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) (ou de façon équivalente de celle d’énergie) pourrait aussi utiliser à terme la définition d’une constante universelle, quand le phénomène de gravitation (La gravitation est le phénomène d'interaction physique qui cause l'attraction...) sera mieux connu et maîtrisé pour mieux préciser la vitesse de la lumière dans un vide non idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau....) (puisque l’espace et le temps subissent l’influence considérable de la gravitation, ce qui influe sur la vitesse effectivement mesurée de la lumière dans le vide réel toujours observé).