Kako daleč je Sonce? Zdi se, kot da bi človek težko postavil bolj neposrednega vprašanja. Pa vendar je to raziskovanje že več kot dva tisoč let nagajalo astronomom.
Vsekakor gre za vprašanje skorajda neprimerljivega pomena, zasenčeno v zgodovini, morda le z iskanjem velikosti in mase Zemlje. Danes znan kot astronomska enota, razdalja služi kot naša referenca znotraj osončja in izhodišče za merjenje vseh razdalj v vesolju.
Razmišljalci v antični Grčiji so bili med prvimi, ki so poskušali konstruirati celovit model kozmosa. Brez opazovanja s prostim očesom bi lahko razvili nekaj stvari. Luna je na nebu zastopala veliko, tako da je bilo verjetno precej blizu. Sončni mrki so razkrili, da sta Luna in Sonce skoraj enake kotne velikosti, a Sonce je bilo toliko bolj svetlejše, da je bilo morda večje, a dlje (to naključje glede navidezne velikosti Sonca in Lune je bilo skoraj neopisljivo pomembno v napredna astronomija). Preostali planeti niso bili večji od zvezd, vendar se je zdelo, da se premikajo hitreje; verjetno so bili na kakšni vmesni razdalji. Toda ali bi lahko naredili kaj boljšega od teh nejasnih opisov? Z izumom geometrije je odgovor postal odmeven da.
Prva razdalja, ki jo je bilo mogoče izmeriti s katero koli natančnostjo, je bila Luna. Grški astronom Hipparchus je sredi 2. stoletja pred našim štetjem začel uporabljati metodo, znano kot paralakse. Zamisel o paralaksu je preprosta: ko se predmeti opazujejo iz dveh različnih zornih kotov, se zdi, da se bližje predmeti premaknejo bolj kot tisti dlje. To lahko enostavno dokažete sami, tako da držite prst na dosegu roke in zaprete eno in nato drugo oko. Opazite, kako se vaš prst premika bolj kot stvari v ozadju? To je paralaksa! Hiparh je z opazovanjem Lune iz dveh mest, ki je znana na daljavo, uporabil malo geometrije, da je izračunal svojo razdaljo do 7% današnje današnje vrednosti - ni slabo!
Ker je bila znana razdalja do Lune, je bil postavljen oder za grškega astronoma Aristarha, ki je prvi zabil pri določanju oddaljenosti Zemlje od Sonca. Aristarh je spoznal, da ko je Luna točno napol osvetljena, tvori pravi trikotnik z Zemljo in Soncem. Zdaj ko je vedel razdaljo med Zemljo in Luno, je bil v tem trenutku potreben kot med Luno in Soncem za izračun razdalje samega Sonca. Bilo je briljantno sklepanje, ki je spodkopalo nezadostno opazovanje. Aristarh je ocenil, da ima ta kot 87 stopinj, kar ni daleč od prave vrednosti 89,83 stopinje. Kadar pa so razdalje, ki so velike, je mogoče majhne napake hitro povečati. Njegov rezultat je bil izključen za faktor več kot tisoč.
V naslednjih dveh tisoč letih bi nam boljša opažanja, uporabljena pri Aristarhu, prinesla 3 ali 4-krat večjo vrednost. Kako bi lahko to še izboljšali? Še vedno je obstajala le ena metoda neposrednega merjenja razdalje in to je bila paralaksa. Toda iskanje paralakse Sonca je bilo veliko bolj zahtevno kot Luna. Konec koncev je Sonce v bistvu brez lastnosti in njegova neverjetna svetlost izniči kakršen koli pogled na zvezde, ki se skrivajo za seboj. Kaj bi lahko naredili?
Do osemnajstega stoletja pa je naše razumevanje sveta močno napredovalo. Področje fizike je bilo zdaj v povojih in je dalo kritičen namig. Johannes Kepler in Isaac Newton sta pokazala, da so razdalje med planeti povezane; poiščite enega in vse bi jih poznali. Toda ali bi ga bilo lažje najti kot Zemljino? Izkaže se, da je odgovor pritrdilen. Včasih. Če imate srečo
Ključ je tranzit Venere. Med tranzitom planet prečka pred Soncem, kot ga vidimo z Zemlje. Z različnih lokacij bo Venera prečkala večje ali manjše dele Sonca. James Gregory in Edmond Halley sta s časom, kako trajata ta prehoda, spoznala, da je mogoče določiti razdaljo do Venere (in s tem tudi do Sonca) (zanima nas nitasti delček, kako je to storjeno? Nasa ima tukaj na voljo lepo razlago.) . Zdaj je čas, ko ponavadi rečem nekaj takega: Zdi se precej naravnost, kajne? Obstaja samo en ulov ... Ampak morda to nikoli ni bilo bolj neresnično. Kvote so bile tako uspešne, da je resnično dokaz pomembnosti tega merjenja, da ga je kdo celo poskusil.
Prvič, tranziti Venere so izjemno redki. Kot enkrat v življenju redki (čeprav pridejo v paru). Ko je Halley spoznal, da bo ta metoda delovala, je vedel, da je prestar, da bi ga lahko sam dokončal. Torej, v upanju, da se bo prihodnja generacija lotila naloge, je napisal konkretna navodila, kako je treba izvajati opazovanja. Da bi končni rezultat imel želeno natančnost, je treba čas tranzita izmeriti do sekunde. Da bi imeli razdalje v razdalji, bi bilo treba opazovalna mesta postaviti na daleč Zemlje. Da bi zagotovili, da oblačno vreme ne bi pokvarilo možnosti za uspeh, bi bili potrebni opazovalci na lokacijah po vsem svetu. Govorite o velikem podvigu v dobi, ko bi čezmejna potovanja lahko trajala leta.
Kljub tem izzivom so astronomi v Franciji in Angliji odločili, da bodo med tranzitom 1761 zbrali potrebne podatke. Do takrat pa je bilo stanje še slabše: Anglija in Francija sta bili zajeti v sedemletno vojno. Potovanje po morju je bilo skoraj nemogoče. Kljub temu so prizadevanja vztrajala. Čeprav vsi opazovalci niso bili uspešni (oblaki so blokirali nekatere, druge vojaške ladje), so bili v kombinaciji s podatki, zbranimi med drugim tranzitom osem let pozneje, podvig uspel. Francoski astronom Jerome Lalande je zbral vse podatke in izračunal prvo natančno razdaljo do Sonca: 153 milijonov kilometrov, kar je dobrih tri odstotke resnične vrednosti!
Na kratko: število, o katerem tukaj govorimo, se imenuje Zemljina pol-glavna os, kar pomeni, da je povprečna razdalja med Zemljo in Soncem. Ker Zemljina orbita ni popolnoma okrogla, se v enem letu dejansko približamo za približno 3% in dlje. Tako kot številne številke v sodobni znanosti je tudi formalna definicija astronomske enote nekoliko spremenjena. Od leta 2012 natančno 1 AU = 149.597.870.700 metrov, ne glede na to, ali se nam zdi glavna glavna os Zemlje v prihodnosti nekoliko drugačna.
Ker so bila revolucionarna opazovanja, izvedena med tranzitom Venere, smo svoje znanje o razdalji Zemlja-Sonce izjemno izboljšali. Uporabili smo ga tudi za odkritje razumevanja širine Vesolja. Ko smo vedeli, kako velika je Zemljina orbita, smo lahko uporabili paralakso za merjenje razdalje do drugih zvezd, tako da smo opazovanja razmaknili za šest mesecev (ko je Zemlja odpotovala na drugo stran Sonca, oddaljenost 2 AU!) . To je razkrilo kozmos, ki se je nezadržno raztezal in bi sčasoma pripeljal do odkritja, da je naše vesolje staro več milijard let. Ni slabo, če postavite neposredno vprašanje!
