Kuinka kaukana aurinko on? Vaikuttaa siltä, että tuskin voisi kysyä selkeämpää kysymystä. Kuitenkin tämä hyvin tiedusteltu tähtitieteilijöitä oli yli kaksi tuhatta vuotta.
Varmasti kyse on lähes vertaansa vailla olevasta kysymyksestä, varjoon historiassa ehkä vain etsimällä maan kokoa ja massaa. Nykyään tunnetaan nimellä tähtitieteellinen yksikkö, etäisyys toimii referenssinä aurinkokunnassa ja lähtöpisteenä kaikkien etäisyyksien mittaamiseen maailmankaikkeudessa.
Muinaisen Kreikan ajattelijat olivat ensimmäisten joukossa yrittäneet rakentaa kattava malli kosmosta. Muuta kuin paljain silmin havainnoimalla, muutama asia voitiin tehdä. Kuu nousi taivaalla suureksi, joten se oli todennäköisesti melko lähellä. Auringonpimennykset paljastivat, että Kuu ja Aurinko olivat melkein täsmälleen saman kulman koon, mutta aurinko oli niin paljon kirkkaampi, että ehkä se oli suurempi, mutta kauempana (tällä sattumalla Auringon ja Kuun näennäiskokoon on ollut melkein käsittämätön merkitys tähtitieteen eteneminen). Loput planeetat eivät ilmestyneet tähtiä suuremmiksi, mutta näyttivät liikkuvan nopeammin; ne olivat todennäköisesti jollain välimatkalla. Mutta voisimmeko tehdä parempia kuin nämä epämääräiset kuvaukset? Geometrian keksinnöllä vastauksesta tuli äänekäs kyllä.
Ensimmäinen mitattu etäisyys millä tahansa tarkkuudella oli Kuun etäisyys. Kreikan tähtitieteilijä Hipparchus piti 2. vuosisadan puolivälissä eKr. Uuden menetelmän, joka tunnetaan nimellä parallaksi. Ajatus parallaksista on yksinkertainen: kun kohteita tarkkaillaan kahdesta eri kulmasta, lähempät esineet näyttävät siirtyvän enemmän kuin kauempana. Voit osoittaa tämän helposti itsellesi pitämällä sormea käsivarren pituudessa ja sulkemalla toisen silmän ja sitten toisen. Huomaa, kuinka sormesi liikkuu enemmän kuin taustalla olevat asiat? Se on parallaksi! Tarkkailemalla Kuua kahdesta kaupungista tunnetulla etäisyydellä toisistaan, Hipparchus käytti vähän geometriaa laskeakseen etäisyyden 7 prosenttiin nykypäivän nykyarvosta - ei paha!
Kun etäisyys kuuhun oli tiedossa, vaihe asetettiin toiselle kreikkalaiselle tähtitieteilijälle, Aristarchukselle, ottamaan ensimmäinen puukko määritettäessä Maan etäisyys auringosta. Aristarchus tajusi, että kun Kuu oli tarkalleen puoli valaistu, se muodosti oikean kolmion maan ja auringon kanssa. Nyt kun tiedettiin maan ja kuun välinen etäisyys, hän tarvitsi vain Kuun ja Auringon välinen kulma tällä hetkellä itse Auringon etäisyyden laskemiseksi. Riittämättömät havainnot heikensivät loistavaa päättelyä. Aristarchus arvioi tämän kulman olevan vain 87 astetta, ei kauhean todellisesta arvosta 89,83 astetta ilman silmiensä jatkamista. Mutta kun matkat ovat valtavat, pienet virheet voidaan suurentaa nopeasti. Hänen tuloksensa oli yli tuhatkertainen.
Seuraavan kahden tuhannen vuoden aikana Aristarchuksen menetelmään sovellettavat parempia havainnot toisivat meidät 3 - 4-kertaisiksi todellisen arvon sisällä. Joten miten voisimme parantaa tätä edelleen? Vielä oli vain yksi menetelmä etäisyyden mittaamiseksi suoraan, ja se oli parallaksi. Mutta auringon parallaksin löytäminen oli paljon haastavampaa kuin Kuun. Loppujen lopuksi aurinko on pohjimmiltaan piirteetön ja sen uskomaton kirkkaus hävittää kaikki mahdolliset näkemykset takaapäin näkevistä tähtiistä. Mitä voimme tehdä?
Kuitenkin 1800-luvulle mennessä ymmärryksemme maailmasta oli edennyt huomattavasti. Fysiikan ala oli nyt alkuvaiheessa ja se antoi kriittisen vihjeen. Johannes Kepler ja Isaac Newton olivat osoittaneet, että planeettojen väliset etäisyydet olivat kaikki suhteessa toisiinsa; Löydä yksi ja sinä tuntisit ne kaikki. Mutta onko mitään helpompaa löytää kuin maan päällä? Osoittautuu, että vastaus on kyllä. Joskus. Jos olet onnekas.
Avain on Venuksen kauttakulku. Läpikulun aikana planeetta ylittää auringon edessä nähtynä maasta. Eri paikoista Venus näyttää ylittävän suuremmat tai pienemmät Auringon osat. Ajoittamalla kuinka kauan nämä risteykset kestävät, James Gregory ja Edmond Halley tajusivat, että etäisyys Venukseen (ja siten aurinkoon) voitaisiin määrittää (Kiinnostuneita siitä, kuinka tämä tapahtuu?) NASA: lla on melko mukava selitys täältä.) . Nyt on aika, jolloin sanoin yleensä jotain: Vaikuttaa melko suoraviivaiselta, eikö niin? Siellä on vain yksi saalis ... Mutta ehkä se ei ole koskaan ollut totta. Kertoimet oli niin pinottu menestykseen nähden, että se on todella todistus tämän mittauksen tärkeydestä, että kuka tahansa edes yritti sitä.
Ensinnäkin Venuksen kauttakulku on erittäin harvinaista. Kuten kerran elämässä harvinainen (vaikkakin ne tulevat pareittain). Kun Halley tajusi, että tämä menetelmä toimii, hän tiesi olevansa liian vanha voidakseen suorittaa sen itse. Joten toivoen, että tuleva sukupolvi suorittaa tehtävän, hän kirjoitti erityiset ohjeet havaintojen suorittamisesta. Jotta lopputuloksella olisi haluttu tarkkuus, läpikulun ajoitus oli mitattava toiseen. Jotta etäisyys olisi suuri, tarkkailupaikkojen tulisi sijaita Maan kaukana. Ja varmistaakseen, että pilvinen sää ei pilaa menestysmahdollisuuksia, tarkkailijoita tarvitaan kaikkialla maailmassa. Puhu suuresta yrityksestä aikakaudella, jolloin mannertenvälinen matka voi viedä vuosia.
Näistä haasteista huolimatta Ranskan ja Englannin tähtitieteilijät päättivät kerätä tarvittavat tiedot vuoden 1761 kauttakulun aikana. Siihen mennessä tilanne oli kuitenkin vielä huonompi: Englanti ja Ranska olivat juurtuneet seitsemän vuoden sotaan. Merimatka oli melkein mahdotonta. Pyrkimys kuitenkin jatkui. Vaikka kaikki tarkkailijat eivät onnistuneet (pilvet tukkivat joitain, toiset sota-alukset), yritys oli menestynyt yhdisteltyinä toiseen kauttakulkuun kerättyihin tietoihin kahdeksan vuotta myöhemmin. Ranskalainen tähtitieteilijä Jerome Lalande keräsi kaikki tiedot ja laski ensimmäisen tarkan etäisyyden auringosta: 153 miljoonaa kilometriä, hyvä kolmen prosentin sisällä todellisesta arvosta!
Lyhyt sivu: numeroa, josta puhumme täällä, kutsutaan maan pääksi puoli-suuri akseli, eli se on keskimääräinen etäisyys maan ja auringon välillä. Koska maapallon kiertorata ei ole täysin pyöreä, pääsemme tosiasiallisesti noin 3% lähemmäksi ja kauemmaksi vuoden aikana. Samoin, kuten monet modernin tieteen numerot, myös tähtitieteellisen yksikön muodollista määritelmää on hiukan muutettu. Vuodesta 2012 alkaen 1 AU = 149 597 870 700 metriä tarkalleen, riippumatta siitä, löydämmekö Maan puoliväri-akselin, on tulevaisuudessa hieman erilainen.
Venuksen kulkemisen aikana tehtyjen uraauurtavien havaintojen jälkeen olemme hienostaneet tuntemustamme Maan ja Auringon etäisyydestä valtavasti. Olemme myös käyttäneet sitä avaamaan ymmärryksen maailmankaikkeuden laajuudesta. Kun tiesimme, kuinka suuri Maan kiertorata oli, voimme käyttää parallaksia mitata etäisyys muihin tähtiin tekemällä havainnot kuuden kuukauden välein (kun Maa on matkustanut Auringon toiselle puolelle, etäisyys 2 AU!) . Tämä paljasti kosmoksen, joka jatkui loputtomasti ja johtaisi lopulta havaitsemiseen, että universumimme on miljardeja vuosia vanha. Ei paha kysyä suoraviivaista kysymystä!
