Kako daleč je sonce?Zdi se, kot da bi človek težko postavil bolj preprosto vprašanje. Toda prav to poizvedovanje je motilo astronome več kot dva tisoč let.
Vsekakor gre za vprašanje skoraj neprekosljivega pomena, ki ga je v zgodovini zasenčilo morda le iskanje velikosti in mase Zemlje. Danes znan kotastronomska enota, razdalja služi kot naša referenca znotraj sončnega sistema in izhodišče za merjenje vseh razdalj v vesolju.
Mislilci v stari Grčiji so bili med prvimi, ki so poskušali zgraditi celovit model kozmosa. Z ničemer kot opazovanjem s prostim očesom bi se dalo ugotoviti nekaj stvari. Luna je bila velika na nebu, tako da je bila verjetno precej blizu. Sončni mrki so razkrili, da sta bila Luna in Sonce skoraj enake kotne velikosti, vendar je bilo Sonce toliko svetlejše, da je bilo morda večje, a dlje (to naključje glede navidezne velikosti Sonca in Lune je bilo skoraj nepopisnega pomena v napredek astronomije). Ostali planeti niso bili videti večji od zvezd, a se je zdelo, da se premikajo hitreje; verjetno so bili na neki vmesni razdalji. Ampak, ali bi lahko naredili kaj boljšega od teh nejasnih opisov? Z izumom geometrije je odgovor postal odločen da.
Prva razdalja, ki jo je bilo treba izmeriti s kakršno koli natančnostjo, je bila razdalja Lune. Sredi 2. stoletja pred našim štetjem je grški astronom Hiparh pionir uporabil metodo, znano kotparalaksa. Ideja paralakse je preprosta: ko predmete opazujemo iz dveh različnih zornih kotov, se zdi, da se bližji predmeti premikajo bolj kot daljši. To lahko preprosto dokažete sami, tako da držite prst v dolžini roke in zaprete eno in nato drugo oko. Ste opazili, kako se vaš prst premika bolj kot stvari v ozadju? To je paralaksa! Z opazovanjem Lune iz dveh mest, ki sta na znani razdalji narazen, je Hiparh uporabil malo geometrije, da je izračunal njeno razdaljo do 7 % današnje sodobne vrednosti – ni slabo!
Luna je bila prvi objekt, katerega razdalja je bila natančno izmerjena. Zasluge in avtorske pravice: James Lennie.
Ker je bila razdalja do Lune znana, je bila pripravljena faza za drugega grškega astronoma, Aristarha, da naredi prvi udarec pri določanju razdalje Zemlje od Sonca. Aristarh je spoznal, da je Luna, ko je bila natanko na pol osvetljena, z Zemljo in Soncem tvorila pravokoten trikotnik. Zdaj ko pozna razdaljo med Zemljo in Luno, je potreboval le kot med Luno in Soncem v tem trenutku, da bi izračunal razdaljo do samega Sonca. Šlo je za briljantno sklepanje, ki so ga spodkopali nezadostna opažanja. Ker ni imel ničesar drugega kot njegove oči, je Aristarh ocenil, da je ta kot 87 stopinj, kar ni zelo daleč od prave vrednosti 89,83 stopinje. Ko pa so zadevne razdalje ogromne, je mogoče majhne napake hitro povečati. Njegov rezultat je bil napačen za faktor več kot tisoč.
V naslednjih dva tisoč letih bi nam boljša opazovanja, uporabljena pri Aristarhovi metodi, prinesla 3- ali 4-kratno resnično vrednost. Kako bi torej lahko to še izboljšali? Še vedno je obstajala le ena metoda za neposredno merjenje razdalje in to je bila paralaksa. Vendar je bilo iskanje paralakse Sonca veliko bolj zahtevno kot pri Luni. Konec koncev je Sonce v bistvu brezhibno in njegova neverjetna svetlost izbriše vsak pogled na zvezde, ki se skrivajo zadaj. Kaj bi lahko storili?
Do osemnajstega stoletja pa je naše razumevanje sveta bistveno napredovalo. Področje fizike je bilo zdaj v povojih in je dalo kritičen namig. Johannes Kepler in Isaac Newton sta pokazala, da so vse razdalje med planeti povezane; poiščite enega in poznali bi jih vse. Toda ali bi bilo koga lažje najti kot Zemljo? Izkazalo se je, da je odgovor pritrdilen. Včasih. če imaš srečo.
Ključno je prehod Venere. Med tranzitom se planet prečka pred Soncem, gledano z Zemlje. Z različnih lokacij bo videti, da Venera prečka večje ali manjše dele Sonca. S časovno določitvijo, kako dolgo trajajo ti prehodi, sta James Gregory in Edmond Halley ugotovila, da je mogoče določiti razdaljo do Venere (in s tem do Sonca) (Zanimajo vas podrobnosti, kako se to naredi? NASA ima na voljo precej lepo razlago tukaj .). Zdaj je čas, ko običajno rečem nekaj takega:Zdi se precej preprosto, kajne? Samo en ulov je…Morda pa to še nikoli ni bilo tako neresnično. Možnosti so bile tako naložene proti uspehu, da je resnično dokaz o pomembnosti te meritve, da je kdorkoli sploh poskusil.
Astronom, ki je potoval s stotnikom Jamesom Cookom, je leta 1769 opazoval prehod Venere s Tahitija.
Prvič, prehodi Venere so izjemno redki. Kot redki enkrat v življenju (čeprav prihajajo v parih). Ko je Halley spoznal, da bo ta metoda delovala, je vedel, da je prestar, da bi imel možnost, da jo dokonča sam. Zato je v upanju, da se bo naloge lotila prihodnja generacija, napisal posebna navodila, kako je treba opazovanja izvajati. Da bi imel končni rezultat želeno natančnost, je bilo treba čas tranzita izmeriti do sekunde. Da bi dosegli veliko razdaljo, bi morala opazovalna mesta biti locirana na daljnih delih Zemlje. In 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 obdobju, ko bi čezcelinska potovanja lahko trajala leta.
Kljub tem izzivom so se astronomi v Franciji in Angliji odločili, da bodo zbrali potrebne podatke med tranzitom leta 1761. Do takrat pa so bile razmere še slabše: Anglija in Francija sta bili vpleteni v sedemletno vojno. Potovanje po morju je bilo skoraj nemogoče. Kljub temu je trud vztrajal. Čeprav niso bili vsi opazovalci uspešni (oblaki so blokirali nekatere, vojaške ladje druge), je bil v kombinaciji s podatki, zbranimi med drugim tranzitom osem let pozneje, uspešen. Francoski astronom Jerome Lalande je zbral vse podatke in izračunal prvo natančno razdaljo do Sonca: 153 milijonov kilometrov, kar je dobro do treh odstotkov prave vrednosti!
Na kratko: številka, o kateri tukaj govorimo, se imenuje Zemljinavelika pol os, kar pomeni, da je povprečna razdalja med Zemljo in Soncem. Ker Zemljina orbita ni popolnoma okrogla, se skozi leto dejansko približujemo in dlje za približno 3 %. Tudi formalna definicija astronomske enote je bila, tako kot mnoge številke v sodobni znanosti, nekoliko spremenjena. Od leta 2012 je 1 AU = 149.597.870.700 metrov natančno, ne glede na to, ali ugotovimo, da je Zemljina velika polos v prihodnosti nekoliko drugačna.
Od prelomnih opazovanj med prehodom Venere smo izjemno izboljšali svoje znanje o razdalji Zemlja-Sonce. Uporabili smo ga tudi za odklepanje razumevanja obsežnosti vesolja. Ko smo vedeli, kako velika je Zemljina orbita, bi lahko uporabili paralakso za merjenje razdalje do drugih zvezd z opazovanjem, razmaknjenim za šest mesecev (ko je Zemlja potovala na drugo stran Sonca, razdaljo 2 AU!) . To je razkrilo vesolje, ki se je neskončno raztezalo in bi sčasoma pripeljalo do odkritja, da je naše vesolje staro milijarde let. Ni slabo, če postavite preprosto vprašanje!
