Ako ďaleko je Slnko? Vyzerá to, že by bolo ťažké položiť jednoduchšiu otázku. A predsa tento vyšetrovací astronómovia sa zaoberali viac ako dvetisíc rokmi.
Určite je to otázka takmer bezkonkurenčného významu, zatienená v histórii snáď iba hľadaním veľkosti a hmotnosti Zeme. Známy dnes ako astronomická jednotka, táto vzdialenosť slúži ako referencia v rámci slnečnej sústavy a základná čiara na meranie všetkých vzdialeností vo vesmíre.
Myslitelia v starovekom Grécku boli medzi prvými, ktorí sa pokúsili skonštruovať komplexný model vesmíru. Bez pozorovaní voľným okom by sa dalo vyriešiť niekoľko vecí. Mesiac sa na oblohe objavoval ako veľký, takže bol pravdepodobne dosť blízko. Zatmenie Slnka odhalilo, že Mesiac a Slnko boli takmer presne rovnaké uhlové veľkosti, ale Slnko bolo také jasnejšie, že bolo možno väčšie, ale ďalej (táto zhoda týkajúca sa zjavnej veľkosti Slnka a Mesiaca bola takmer nepopísateľná v postupujúca astronómia). Zvyšok planét sa javil nie väčší ako hviezdy, ale zdalo sa, že sa pohybujú rýchlejšie; boli pravdepodobne na nejakú strednú vzdialenosť. Mohli by sme však urobiť lepšie ako tieto neurčité opisy? S vynálezom geometrie sa odpoveď stala výrazným áno.
Prvou vzdialenosťou, ktorá sa mala zmerať s presnosťou, bola vzdialenosť Mesiaca. V polovici 2. storočia pred nl bol grécky astronóm Hipparchus priekopníkom v používaní metódy známej ako paralaxa, Myšlienka paralaxy je jednoduchá: keď sú objekty pozorované z dvoch rôznych uhlov, zdá sa, že bližšie objekty sa posúvajú viac ako tie vzdialené. Môžete preukázať to ľahko sami tým, že drží prst na dĺžku paže a zatváranie jedno oko a potom druhej. Všimnite si, ako sa váš prst pohybuje viac ako v pozadí? To je paralaxy! Tým, že Hipparchus pozoroval Mesiac z dvoch známych vzdialeností, použil malú geometriu na výpočet svojej vzdialenosti do 7% dnešnej modernej hodnoty - nie je to zlé!
So známou vzdialenosťou od Mesiaca bola scéna pripravená pre ďalšieho gréckeho astronóma Aristarchusa, ktorý urobil prvý bod pri určovaní vzdialenosti Zeme od Slnka. Aristarchus si uvedomil, že keď bol Mesiac presne napoly osvetlený, vytvoril pravý trojuholník so Zemou a Slnkom. Teraz, keď poznal vzdialenosť medzi Zemou a Mesiacom, potreboval iba uhol medzi Mesiacom a Slnkom v tomto okamihu na výpočet vzdialenosti samotného Slnka. Brilantné odôvodnenie bolo oslabené nedostatočnými pozorovaniami. Aristarchus odhadol tento uhol na 87 stupňov, nie príliš ďaleko od skutočnej hodnoty 89,83 stupňov. Ale keď sú príslušné vzdialenosti obrovské, malé chyby sa dajú rýchlo zväčšiť. Jeho výsledok bol vyše tisíc.
V priebehu nasledujúcich dvetisíc rokov by lepšie pozorovania, ktoré sa uplatňujú pri metóde Aristarchusa, dostali 3 až 4-násobok skutočnej hodnoty. Ako by sme to mohli ďalej vylepšiť? Stále existovala iba jedna metóda priameho merania vzdialenosti, a to paralaxa. Ale nájsť paralaxu Slnka bolo oveľa náročnejšie ako Mesiac. Koniec koncov, Slnko je v podstate beztvaré a jeho neuveriteľný jas vylučuje akýkoľvek pohľad na hviezdy, ktoré sa skrývajú. Čo by sme mohli urobiť?
Do osemnásteho storočia však naše chápanie sveta značne pokročilo. Oblasť fyziky bola teraz v plienkach a poskytla kritickú stopu. Johannes Kepler a Isaac Newton ukázali, že všetky vzdialenosti medzi planétami súviseli; nájsť jedného a mali by ste ich všetky poznať. Bolo by však ľahšie ich nájsť než na Zemi? Ukázalo sa, že odpoveď znie áno. Niekedy. Ak máš šťastie.
Kľúčom je tranzit Venuše. Počas tranzitu planéta križuje pred Slnkom, ako je vidieť zo Zeme. Z rôznych miest bude Venuša križovať väčšie alebo menšie časti Slnka. Načasovaním toho, ako dlho tieto prechody trvajú, si James Gregory a Edmond Halley uvedomili, že vzdialenosť od Venuše (a teda od Slnka) sa dá určiť (Zaujíma sa o to, ako sa to robí? NASA má k dispozícii pekné vysvetlenie.) , Teraz je čas, keď zvyčajne hovorím niečo ako: Vyzerá to celkom jednoduché, však? Je tu iba jeden úlovok ... Ale možno to nikdy nebolo viac nepravdivé. Pravdepodobnosť tohto úspechu bola taká veľká, že je to skutočne dôkazom dôležitosti tohto merania, že sa ho niekto dokonca pokúsil.
Po prvé, prechody Venuše sú mimoriadne zriedkavé. Ako zriedkavo raz za život (hoci sa vyskytujú vo dvojiciach). V čase, keď si Halley uvedomil, že táto metóda bude fungovať, vedel, že je príliš starý na to, aby mal šancu ju dokončiť sám. Takže v nádeji, že túto úlohu prevezme budúca generácia, napísal konkrétne pokyny, ako sa musia pozorovania vykonať. Aby konečný výsledok mal požadovanú presnosť, je potrebné merať načasovanie tranzitu až na druhý. Aby boli veľké vzdialenosti, museli by sa pozorovacie miesta nachádzať na ďalekej hranici Zeme. A aby sa zabezpečilo, že zamračené počasie neničí šancu na úspech, budú potrebovať pozorovatelia na miestach po celom svete. Hovorte o veľkom podniku v ére, keď by transkontinentálne cestovanie mohlo trvať roky.
Napriek týmto výzvam sa astronómovia vo Francúzsku a Anglicku rozhodli, že počas tranzitu v roku 1761 budú zhromažďovať potrebné údaje. V tom čase však bola situácia ešte horšia: Anglicko a Francúzsko boli zapletené do vojny siedmich rokov. Cestovanie po mori bolo takmer nemožné. Úsilie však pretrvávalo. Aj keď nie všetci pozorovatelia boli úspešní (niektoré zablokované oblaky, iné vojnové lode), v kombinácii s údajmi zhromaždenými počas iného tranzitu o osem rokov neskôr bol podnik úspešný. Francúzsky astronóm Jerome Lalande zhromaždil všetky údaje a vypočítal prvú presnú vzdialenosť od Slnka: 153 miliónov kilometrov, čo je dobré s presnosťou na tri percentá od skutočnej hodnoty!
Krátko stranou: číslo, o ktorom tu hovoríme, sa nazýva Zem poloosi, čo znamená, že ide o priemernú vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom. Pretože obežná dráha Zeme nie je dokonale okrúhla, v skutočnosti sme sa v priebehu roka dostali o 3% bližšie a ďalej. Rovnako ako mnoho čísel v modernej vede, aj formálna definícia astronomickej jednotky sa trochu zmenila. Od roku 2012 je 1 AU = 149 597 870 700 metrov, a to bez ohľadu na to, či zistíme, že hlavná os Zeme sa v budúcnosti mierne líši.
Od prevratných pozorovaní uskutočnených počas tranzitu Venuše sme ohromne vylepšili naše znalosti vzdialenosti Zem-Slnko. Použili sme to aj na odhalenie rozsiahlosti vesmíru. Keď sme vedeli, aká veľká je zemská obežná dráha, mohli by sme použiť paralaxu na meranie vzdialenosti k iným hviezdam pomocou pozorovaní rozmiestnených po šiestich mesiacoch (keď Zem cestovala na druhú stranu Slnka, vzdialenosť 2 AU!) , Toto odhalilo vesmír, ktorý sa nekonečne rozťahoval a nakoniec by viedol k zisteniu, že náš vesmír je miliardy rokov starý. Nie je to zlé pre položenie priamej otázky!
