Πόσο μακριά είναι ο Ήλιος; Φαίνεται σαν να μην μπορούσε κανείς να κάνει μια πιο απλή ερώτηση. Ωστόσο, αυτή η έρευνα έπληξε τους αστρονόμους για περισσότερα από δύο χιλιάδες χρόνια.
Σίγουρα είναι ένα ζήτημα σχεδόν ασυναγώνιστης σημασίας, που επισκιάζεται στην ιστορία ίσως μόνο από την αναζήτηση για το μέγεθος και τη μάζα της Γης. Γνωστό σήμερα ως το αστρονομική μονάδα, η απόσταση χρησιμεύει ως αναφορά μας στο ηλιακό σύστημα και ως βάση για τη μέτρηση όλων των αποστάσεων στο Σύμπαν.
Οι στοχαστές στην Αρχαία Ελλάδα ήταν από τους πρώτους που προσπάθησαν να κατασκευάσουν ένα ολοκληρωμένο μοντέλο του σύμπαντος. Με τίποτα εκτός από παρατηρήσεις με γυμνό μάτι, μερικά πράγματα θα μπορούσαν να επιλυθούν. Το φεγγάρι έφτασε πολύ στον ουρανό και ήταν πιθανότατα πολύ κοντά. Οι ηλιακές εκλείψεις αποκάλυψαν ότι η Σελήνη και ο Ήλιος είχαν σχεδόν το ίδιο γωνιακό μέγεθος, αλλά ο Ήλιος ήταν τόσο πιο φωτεινός που ίσως ήταν μεγαλύτερος αλλά πιο μακριά (αυτή η σύμπτωση σχετικά με το φαινόμενο μέγεθος του Ήλιου και της Σελήνης ήταν σχεδόν απερίγραπτα σημαντική προώθηση της αστρονομίας). Οι υπόλοιποι πλανήτες εμφανίστηκαν όχι μεγαλύτεροι από τα αστέρια, αλλά φάνηκαν να κινούνται πιο γρήγορα. ήταν πιθανό σε κάποια ενδιάμεση απόσταση. Αλλά, θα μπορούσαμε να κάνουμε κάτι καλύτερο από αυτές τις ασαφείς περιγραφές; Με την εφεύρεση της γεωμετρίας, η απάντηση έγινε ηχηρή ναι.
Η πρώτη απόσταση που μετρήθηκε με οποιαδήποτε ακρίβεια ήταν αυτή της Σελήνης. Στα μέσα του 2ου αιώνα π.Χ., ο Έλληνας αστρονόμος Ιππάρχος πρωτοστάτησε στη χρήση μιας μεθόδου γνωστής ως παράλλαξη. Η ιδέα του parallax είναι απλή: όταν τα αντικείμενα παρατηρούνται από δύο διαφορετικές γωνίες, τα πιο κοντινά αντικείμενα φαίνεται να μετατοπίζονται περισσότερο από ό, τι τα πιο μακριά. Μπορείτε να το αποδείξετε εύκολα για τον εαυτό σας κρατώντας ένα δάχτυλο στο μήκος του βραχίονα και κλείνοντας το ένα μάτι και μετά το άλλο. Παρατηρήστε πώς κινείται το δάχτυλό σας περισσότερο από τα πράγματα στο παρασκήνιο; Αυτό είναι παράλλαξη! Παρατηρώντας τη Σελήνη από δύο πόλεις σε μια γνωστή απόσταση μεταξύ τους, ο Ιπτάρχος χρησιμοποίησε μια μικρή γεωμετρία για να υπολογίσει την απόστασή του στο 7% της σημερινής σύγχρονης αξίας - όχι κακό!
Με τη γνωστή απόσταση από τη Σελήνη, η σκηνή είχε οριστεί για έναν άλλο Έλληνα αστρονόμο, τον Αρίσταρχο, να πάρει το πρώτο χτύπημα στον προσδιορισμό της απόστασης της Γης από τον Ήλιο. Ο Αρίσταρχος συνειδητοποίησε ότι όταν η Σελήνη φωτίστηκε ακριβώς κατά το ήμισυ, σχημάτισε ένα σωστό τρίγωνο με τη Γη και τον Ήλιο. Γνωρίζοντας τώρα την απόσταση μεταξύ της Γης και της Σελήνης, το μόνο που χρειαζόταν ήταν η γωνία μεταξύ της Σελήνης και του Ήλιου αυτήν τη στιγμή για να υπολογίσει την απόσταση του ίδιου του Ήλιου. Ήταν λαμπρή συλλογιστική υπονομευμένη από ανεπαρκείς παρατηρήσεις. Χωρίς τίποτα εκτός από τα μάτια του, ο Αρίσταρχος υπολόγισε ότι αυτή η γωνία ήταν 87 μοίρες, όχι πολύ μακριά από την πραγματική τιμή των 89,83 μοιρών. Αλλά όταν οι σχετικές αποστάσεις είναι τεράστιες, μικρά σφάλματα μπορούν να μεγεθυνθούν γρήγορα. Το αποτέλεσμα ήταν εκτός παράγοντα πάνω από χίλια.
Κατά τα επόμενα δύο χιλιάδες χρόνια, καλύτερες παρατηρήσεις που εφαρμόστηκαν στη μέθοδο του Αρίσταρχου θα μας έφερναν 3 ή 4 φορές την πραγματική αξία. Πώς θα μπορούσαμε λοιπόν να το βελτιώσουμε περαιτέρω; Υπήρχε ακόμη μία μόνο μέθοδος άμεσης μέτρησης της απόστασης και αυτή ήταν η παράλλαξη. Όμως, το να βρεις την παράλλαξη του Ήλιου ήταν πολύ πιο δύσκολο από αυτό της Σελήνης. Σε τελική ανάλυση, ο Ήλιος είναι ουσιαστικά χωρίς χαρακτηριστικά και η απίστευτη φωτεινότητά του εξαλείφει οποιαδήποτε θέα που έχουμε από τα αστέρια που κρύβονται πίσω. Τι θα μπορούσαμε να κάνουμε;
Μέχρι τον δέκατο όγδοο αιώνα, ωστόσο, η κατανόησή μας για τον κόσμο είχε προχωρήσει σημαντικά. Το πεδίο της φυσικής ήταν τώρα στα σπάργανα και παρείχε μια κρίσιμη ένδειξη. Ο Johannes Kepler και ο Isaac Newton είχαν δείξει ότι όλες οι αποστάσεις μεταξύ των πλανητών ήταν όλες σχετικές. βρείτε ένα και θα τα γνωρίζετε όλα. Αλλά θα ήταν ευκολότερο να το βρείτε από τη Γη; Αποδεικνύεται ότι η απάντηση είναι ναι. Ωρες ωρες. Εάν είστε τυχεροί.
Το κλειδί είναι η διέλευση της Αφροδίτης. Κατά τη διάρκεια μιας διέλευσης, ο πλανήτης διασχίζει μπροστά από τον Ήλιο όπως φαίνεται από τη Γη. Από διαφορετικές τοποθεσίες, η Αφροδίτη φαίνεται να διασχίζει μεγαλύτερα ή μικρότερα μέρη του Ήλιου. Με το χρονικό διάστημα που διαρκούν αυτές οι διασταυρώσεις, οι James Gregory και Edmond Halley συνειδητοποίησαν ότι θα μπορούσε να καθοριστεί η απόσταση από την Αφροδίτη (και ως εκ τούτου ο Ήλιος) . Τώρα είναι η ώρα που συνήθως λέω κάτι σαν: Φαίνεται αρκετά απλό, έτσι; Υπάρχει μόνο ένα αλίευμα… Αλλά ίσως αυτό δεν ήταν ποτέ πιο αναληθές. Οι πιθανότητες ήταν τόσο συσσωρευμένες έναντι της επιτυχίας που είναι πραγματικά απόδειξη της σημασίας αυτής της μέτρησης που κανείς το προσπάθησε ακόμη και.
Πρώτα απ 'όλα, οι διελεύσεις της Αφροδίτης είναι εξαιρετικά σπάνιες. Σαν σπάνια μια φορά στη ζωή (αν και έρχονται σε ζευγάρια). Μέχρι τη στιγμή που ο Χάλεϋ συνειδητοποίησε ότι αυτή η μέθοδος θα λειτουργούσε, ήξερε ότι ήταν πολύ μεγάλος για να έχει την ευκαιρία να το ολοκληρώσει ο ίδιος. Έτσι, ελπίζοντας ότι μια μελλοντική γενιά θα ανέλαβε το έργο, έγραψε συγκεκριμένες οδηγίες για το πώς πρέπει να πραγματοποιηθούν οι παρατηρήσεις. Προκειμένου το τελικό αποτέλεσμα να έχει την επιθυμητή ακρίβεια, ο χρόνος της διέλευσης έπρεπε να μετρηθεί μέχρι το δεύτερο. Για να υπάρχει μεγάλος διαχωρισμός σε απόσταση, οι τοποθεσίες παρατήρησης θα πρέπει να βρίσκονται στις άκρες της Γης. Και, για να διασφαλιστεί ότι ο συννεφιασμένος καιρός δεν θα καταστρέψει την πιθανότητα επιτυχίας, θα χρειαστούν παρατηρητές σε τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο. Μιλήστε για μια μεγάλη επιχείρηση σε μια εποχή που τα διηπειρωτικά ταξίδια θα μπορούσαν να διαρκέσουν χρόνια.
Παρά τις προκλήσεις αυτές, οι αστρονόμοι στη Γαλλία και την Αγγλία αποφάσισαν να συλλέξουν τα απαραίτητα δεδομένα κατά τη διέλευση του 1761. Μέχρι τότε, η κατάσταση ήταν ακόμη χειρότερη: η Αγγλία και η Γαλλία μπλέχτηκαν στον πόλεμο των επτά ετών. Το θαλάσσιο ταξίδι ήταν σχεδόν αδύνατο. Ωστόσο, η προσπάθεια συνέχισε. Παρόλο που δεν ήταν όλοι οι παρατηρητές επιτυχημένοι (σύννεφα μπλοκάρουν μερικά, πολεμικά πλοία άλλοι), όταν συνδυάστηκαν με δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια μιας άλλης διέλευσης οκτώ χρόνια αργότερα, η επιχείρηση είχε επιτυχία. Ο Γάλλος αστρονόμος Jerome Lalande συνέλεξε όλα τα δεδομένα και υπολόγισε την πρώτη ακριβή απόσταση από τον Ήλιο: 153 εκατομμύρια χιλιόμετρα, που φτάνει το 3% της πραγματικής αξίας!
Μια σύντομη άκρη: ο αριθμός για τον οποίο μιλάμε ονομάζεται Γη ημι-μείζων άξονας, που σημαίνει ότι είναι η μέση απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Επειδή η τροχιά της Γης δεν είναι τέλεια στρογγυλή, στην πραγματικότητα φτάνουμε περίπου 3% πιο κοντά και πιο μακριά καθ 'όλη τη διάρκεια ενός έτους. Επίσης, όπως πολλοί αριθμοί στη σύγχρονη επιστήμη, ο επίσημος ορισμός της αστρονομικής μονάδας έχει αλλάξει λίγο. Από το 2012, 1 AU = 149.597.870.700 μέτρα ακριβώς, ανεξάρτητα από το αν βρίσκουμε ότι ο ημι-μεγάλος άξονας της Γης είναι ελαφρώς διαφορετικός στο μέλλον.
Από τις πρωτοποριακές παρατηρήσεις που έγιναν κατά τη διέλευση της Αφροδίτης, βελτιώσαμε πολύ καλά τις γνώσεις μας για την απόσταση Γη-Ήλιο. Το έχουμε χρησιμοποιήσει επίσης για να ξεκλειδώσουμε την κατανόηση της απεραντοσύνης του Σύμπαντος. Μόλις γνωρίζαμε πόσο μεγάλη ήταν η τροχιά της Γης, θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τον παράλλαγμα για να μετρήσουμε την απόσταση από άλλα αστέρια κάνοντας παρατηρήσεις που απέχουν έξι μήνες (όταν η Γη έχει ταξιδέψει στην άλλη πλευρά του Ήλιου, σε απόσταση 2 AU!) . Αυτό αποκάλυψε έναν κόσμο που απλώθηκε ατέλειωτα και τελικά θα οδηγούσε στην ανακάλυψη ότι το σύμπαν μας είναι δισεκατομμυρίων ετών. Δεν είναι κακό για μια απλή ερώτηση!
