Hoy, cuando la astronomía ha vuelto al currículum escolar, cualquier estudiante de secundaria (bueno, en teoría, cualquiera) debería saberlo: la distancia de nuestro planeta al Sol es de aproximadamente 149,5 millones de kilómetros. Esta distancia también se llama unidad astronómica.
Pero está claro que esta respuesta tenía que obtenerse de alguna manera, y los astrónomos dieron varios pasos, que se extendieron por más de un milenio. A continuación, más información sobre cada paso.
Paso uno: los ateos Aristarco y Luna
Aristarco de Samos vivieron en el siglo III a. C. y fueron un astrónomo verdaderamente sobresaliente. Mucho antes que Copérnico, construyó un modelo heliocéntrico de la estructura del mundo. Determinó con bastante precisión la duración del año en 365 + (1/4) + (1/1623) días. Mejorado el reloj de sol. También intentó medir la distancia de la Tierra al Sol y la Luna. Aristarco le dedicó un tratado completo (por cierto, la única obra escrita de este autor que nos ha llegado).
Con la Luna, se acercó bastante a la respuesta correcta: 486.400 km (según los cálculos de Aristarco), 380.000 km (distancia media según datos modernos). Cien años después, otro antiguo astrónomo Hiparco, por cierto, aclaró estas cifras. Pero con el Sol, Aristarco se puso enfermizo.
Pero primero, sobre cómo el astrónomo griego antiguo midió esta distancia en general. Se sabe que a veces el Sol y la Luna se pueden observar simultáneamente. Además, hay ocasiones en las que el Sol ilumina exactamente la mitad de la Luna. Entonces, el ángulo "Tierra-Luna-Sol" es una línea recta, y midiendo el ángulo "Luna-Tierra-Sol", usando relaciones trigonométricas, conociendo la distancia Tierra-Luna, encuentre la distancia Tierra-Sol.
Pero "fue suave sobre el papel". En primer lugar, Aristarco tuvo que captar el momento en que estaba iluminada exactamente la mitad de la luna, y era casi imposible hacerlo sin un telescopio. Y en segundo lugar, nuevamente, sin equipo de medición serio, para medir con precisión todos los parámetros. No es de extrañar que el griego estuviera equivocado, y mucho: el ángulo α resultó ser de hasta tres grados (en realidad es igual a 10 minutos), y la distancia al Sol es de solo 7,5 millones de kilómetros. Basándose en esta distancia, Aristarco llegó a la conclusión de que el Sol es mucho más grande que la Tierra. Este se convirtió en el principal argumento de su heliocentrismo (el objeto más grande debería estar en el centro del universo).
Sin embargo, el error al determinar la distancia no jugó un papel importante en la ciencia; los cálculos de Aristarco no recibieron una gran popularidad en absoluto (incluso entre la parte educada de la población de las ciudades antiguas). La razón era más bien política, el punto está en su modelo heliocéntrico del universo. Fue en contra del modelo geocéntrico seguido por el consenso científico de entonces. Y hay menciones de que incluso intentaron llevarlo a juicio por ateo. Algún tiempo después, al principio, Hiparco criticó sus puntos de vista, y más tarde Ptolomeo (cuyo modelo geocéntrico sobrevivió con éxito a Copérnico) ignoró por completo los resultados de Aristarco, contribuyendo a su olvido durante mucho tiempo.
Paso dos: mira a Venus (Kepler y Horrocks)
La humanidad tardó casi dos mil años en dar el siguiente paso hacia una respuesta, pero seamos justos, fue un momento difícil y hubo muchos otros problemas.
Y para empezar, fue necesario elegir otro objeto en el que basarse en sus cálculos. En 1626, el famoso astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler propuso a Venus como candidata. En ese momento, los astrónomos ya sabían sobre un fenómeno astronómico bastante raro: el paso de Venus a través del disco del Sol, además, ocurre dos veces con una diferencia de varios años, y luego sigue una ruptura significativa. El método propuesto por Kepler fue el siguiente: es necesario medir el tiempo de tránsito de Venus a través del disco del Sol desde diferentes puntos de la Tierra. Y comparando estos tiempos, puedes encontrar la distancia de la Tierra a Venus y al Sol.
Sin embargo, suena simple. Al menos había que esperar este fenómeno. Fue sucedido por el astrónomo británico Jeremy Horox, quien mantuvo correspondencia con Kepler y conocía su método. En primer lugar, el británico especificó la frecuencia de este fenómeno: ocurre un "doble" con una diferencia de ocho años cada siglo y medio. Y se suponía que el próximo tendría lugar en 1639. Horrocks se preparó para el evento, observando el cielo desde su casa en Mach Hole, cerca de Preston, y su amigo haciendo lo mismo desde Salford, cerca de Manchester. En un principio, parecía que la suerte se había alejado de ellos, ya que ese día había mucho nubosidad, pero media hora antes del atardecer, las nubes se abrieron y un par de astrónomos lograron llevar a cabo su plan. Según las observaciones, Horrocks calculó que nuestro planeta está separado del Sol por 95,6 millones de kilómetros. Esto ya estaba mucho más cerca de la verdad, pero seguía siendo incorrecto.
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Hasta el próximo "doble" venusiano era necesario esperar un siglo y medio, y mientras pasaba el tiempo, los astrónomos lo dedicaban a buscar otras formas de calcular la distancia deseada. Y lo consiguió el astrónomo francés de origen italiano Giovanni Domenico Cassini. Por lo general, fue conocido en astronomía como un observador con talento (por ejemplo, fue el primero en ver la Gran Mancha Roja en Júpiter). Para entonces, los astrónomos ya habían apreciado las posibilidades que ofrecía la observación simultánea del mismo objeto desde lugares distantes. En 1672, Cassini, junto con otro astrónomo francés Jean Richet, llevaron a cabo un proyecto de este tipo: el primero permaneció en París y el segundo fue a Sudáfrica, donde Francia tenía sus propias colonias. Simultáneamente observaron Marte y, calculando el paralaje, determinaron su distancia de la Tierra. Parallax, si alguien no lo sabe,es el desplazamiento o la diferencia en la posición aparente de un objeto visto en dos líneas de visión diferentes. Bueno, sabían cómo calcular la distancia a un objeto usando paralaje durante mucho tiempo.
Y dado que las proporciones relativas de las diversas distancias entre el Sol y los planetas ya se conocían por la geometría, al calcular la distancia de paralaje a Marte, Cassini pudo hacer lo mismo con el Sol. Su resultado, 146 millones de kilómetros, ya estaba muy cerca de las estimaciones modernas. Curiosamente, en el momento en que Cassini realizó estos cálculos, él era un adherente del sistema geocéntrico, es decir, recibió distancias cercanas a las correctas, pero construyó el mapa del sistema solar a la antigua, con la Tierra en el centro. Más tarde admitió que Copérnico tenía razón, pero hasta cierto punto.
Paso cuatro: nuevamente Venus y los astrónomos de todo el mundo
Mientras tanto, se acercaba otro "doble" venusiano (en 1761 y 1769) y los astrónomos iban a exprimir al máximo este evento. Para no depender de las condiciones meteorológicas y recopilar datos de diferentes puntos de la Tierra, se organizó un gran proyecto internacional (se considera casi el primero de la historia) bajo los auspicios de la Academia de Ciencias de Francia. Se prepararon y enviaron con anticipación expediciones científicas a los sitios de observación. No todo terminó sin problemas: la expedición enviada a Nueva Guinea desapareció en la jungla.
Pero en general, el proyecto fue un éxito.
Por cierto, Rusia también participó activamente en él. En nuestro país, fue dirigido por un hombre de extraordinarios talentos y energía: Mikhailo Lomonosov (fue él, por cierto, quien descubrió la atmósfera en Venus).
Lomonosov consiguió una audiencia con la emperatriz Catalina II y la convenció de la importancia de este trabajo tanto para la ciencia como para el prestigio estatal. Habiendo recibido el apoyo del tesoro, Lomonosov pudo desplegar 40 puestos de observación en el territorio del Imperio Ruso. La propia Catalina se acercó a uno de ellos, cerca de San Petersburgo, y miró con interés a través de un telescopio.
Fruto de este gran trabajo de los astrónomos de todo el mundo, se obtuvo el número que hoy se incluye en los libros de texto. Pero no hay límite para la perfección, y después de otros ciento cincuenta años, el 8 de diciembre de 1874 y el 6 de diciembre de 1882, el siguiente paso de Venus a través del disco del Sol fue nuevamente observado por expediciones científicas alrededor del mundo, refinando los datos obtenidos. Y luego nuevamente en 2004 y 2012. Sin embargo, en el curso de estas observaciones, se obtuvieron otros datos útiles, pero este es otro tema.