Hoje, quando a astronomia voltou ao currículo escolar, qualquer aluno do ensino médio (bem, em teoria, qualquer pessoa) deve saber: a distância do nosso planeta ao Sol é de aproximadamente 149,5 milhões de quilômetros. Essa distância também é chamada de unidade astronômica.
Mas, é claro que essa resposta de alguma forma teve que ser obtida, e os astrônomos deram vários passos, estendendo-se por mais de um milênio. Abaixo - mais sobre cada etapa.
Etapa um - o ateu Aristarco e Luna
Aristarco de Samos viveram no século 3 aC e foram um astrônomo verdadeiramente notável. Muito antes de Copérnico, ele construiu um modelo heliocêntrico da estrutura do mundo. Determinou com bastante precisão a duração do ano em 365 + (1/4) + (1/1623) dias. Melhorou o relógio de sol. Ele também tentou medir a distância da Terra ao Sol e à Lua. Aristarco dedicou um tratado inteiro a isso (aliás, a única obra escrita deste autor que chegou até nós).
Com a Lua, ele chegou bem perto da resposta correta: 486.400 km (segundo os cálculos de Aristarco), 380.000 km (distância média segundo dados modernos). Cem anos depois, outro antigo astrônomo Hipparchus, aliás, esclareceu esses números. Mas com o Sol, Aristarco teve uma bobble doentio.
Mas, primeiro, como o antigo astrônomo grego mediu essa distância. Sabe-se que às vezes o Sol e a Lua podem ser observados simultaneamente. Além disso, há momentos em que o Sol ilumina exatamente a metade da lua. Então o ângulo "Terra-Lua-Sol" é uma linha reta, e medindo o ângulo "Lua-Terra-Sol", usando relações trigonométricas, conhecendo a distância Terra-Lua, encontre a distância Terra-Sol.
Mas "no papel era bom". Primeiro, Aristarco precisava captar o momento em que exatamente a metade da lua estava iluminada, e era quase impossível fazer isso sem um telescópio. E em segundo lugar, novamente, sem equipamento de medição sério, para medir com precisão todos os parâmetros. Não é de se estranhar que o grego se equivocasse, e muito: o ângulo α acabou sendo de até três graus (na realidade é igual a 10 minutos), e a distância ao Sol é de apenas 7,5 milhões de quilômetros. Com base nessa distância, Aristarco chegou à conclusão de que o Sol é muito maior que a Terra. Este se tornou o principal argumento de seu heliocentrismo (o maior objeto deveria estar no centro do universo).
No entanto, o erro na determinação da distância não desempenhou um grande papel na ciência: os cálculos de Aristarco não receberam grande popularidade (mesmo entre a parte instruída da população das cidades antigas). A razão era bastante política, a questão toda está em seu modelo heliocêntrico do universo. Isso ia contra o modelo geocêntrico seguido pelo consenso científico da época. E há menções de que até tentaram levá-lo a julgamento como ateu. Algum tempo depois, a princípio, Hiparco criticou suas opiniões, e depois Ptolomeu (cujo modelo geocêntrico sobreviveu com sucesso a Copérnico) ignorou completamente os resultados de Aristarco, contribuindo para seu esquecimento por muito tempo.
Etapa dois - veja Vênus (Kepler e Horrocks)
A humanidade levou quase dois mil anos para dar o próximo passo em direção a uma resposta, mas sejamos justos, foi um momento difícil e havia muitos outros problemas.
E, para começar, era necessário escolher outro objeto no qual confiar em seus cálculos. Em 1626, o famoso astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler propôs Vênus como candidata. Naquela época, os astrônomos já conheciam um fenômeno astronômico bastante raro - a passagem de Vênus pelo disco do Sol, aliás, acontece duas vezes com uma diferença de vários anos, e então há uma quebra significativa. O método proposto por Kepler foi o seguinte: é necessário medir o tempo de trânsito de Vênus no disco do Sol a partir de diferentes pontos da Terra. E comparando esses tempos, você pode encontrar a distância da Terra a Vênus e ao sol.
No entanto, parece simples. No mínimo, era preciso esperar por esse fenômeno. Foi sucedido pelo astrônomo britânico Jeremy Horox, que se correspondeu com Kepler e conhecia seu método. Em primeiro lugar, o britânico especificou a frequência desse fenômeno: um "duplo" ocorre com uma diferença de oito anos a cada século e meio. E o próximo deveria ocorrer em 1639. Horrocks se preparou para o evento, observando os céus de sua casa em Mach Hole, perto de Preston, e seu amigo fazendo o mesmo de Salford, perto de Manchester. A princípio, parecia que a sorte havia se afastado deles, já que havia muita nebulosidade naquele dia, mas meia hora antes do pôr do sol, as nuvens se dissiparam e alguns astrônomos conseguiram levar a cabo o seu plano. Com base em observações, Horrocks calculou que nosso planeta está separado do Sol por 95,6 milhões de km. Isso já estava muito mais perto da verdade, mas ainda incorreto.
– ()
Até o próximo "duplo" venusiano foi necessário esperar um século e meio e, com o passar do tempo, os astrônomos o gastaram procurando outras formas de calcular a distância desejada. E o astrônomo francês de origem italiana Giovanni Domenico Cassini conseguiu. Ele era geralmente conhecido na astronomia como um observador talentoso (por exemplo, ele foi o primeiro a ver a Grande Mancha Vermelha em Júpiter). Naquela época, os astrônomos já haviam apreciado as possibilidades oferecidas pela observação simultânea de um mesmo objeto de lugares distantes. Em 1672, Cassini, junto com outro astrônomo francês Jean Richet, realizou tal projeto: o primeiro permaneceu em Paris, e o segundo foi para a África do Sul, onde a França tinha suas próprias colônias. Eles simultaneamente observaram Marte e, calculando a paralaxe, determinaram sua distância da Terra. Paralaxe, se alguém não sabe,é o deslocamento ou diferença na posição aparente de um objeto visto em duas linhas de visão diferentes. Bem, eles sabiam há muito tempo calcular a distância a um objeto usando paralaxe.
E uma vez que as razões relativas das várias distâncias entre o Sol e os planetas já eram conhecidas pela geometria, ao calcular a distância paralaxe a Marte, a Cassini foi capaz de fazer o mesmo para o sol. Seu resultado - 146 milhões de km - já estava muito próximo das estimativas modernas. Curiosamente, na época em que Cassini fazia esses cálculos, ele era adepto do sistema geocêntrico, ou seja, recebia distâncias próximas das corretas, mas construía o mapa do sistema solar à moda antiga, com a Terra no centro. Mais tarde, ele admitiu que Copérnico estava certo, mas de forma limitada.
Etapa quatro - novamente Vênus e astrônomos ao redor do mundo
Enquanto isso, outro "duplo" venusiano se aproximava (em 1761 e 1769) e os astrônomos iam extrair o máximo desse evento. Para não depender das condições climáticas e coletar dados em diferentes pontos da Terra, um grande projeto internacional foi organizado (é considerado quase o primeiro da história) sob os auspícios da Academia Francesa de Ciências. Expedições científicas aos locais de observação foram preparadas e enviadas com antecedência. Nem tudo terminou bem - a expedição enviada à Nova Guiné desapareceu na selva.
Mas, no geral, o projeto foi um sucesso.
By the way, a Rússia também participou ativamente dela. Em nosso país, ele foi liderado por um homem de extraordinários talentos e energia - Mikhailo Lomonosov (foi ele, aliás, quem descobriu a atmosfera em Vênus).
Lomonosov conseguiu obter uma audiência com a Imperatriz Catarina II e convencê-la da importância desta obra tanto para a ciência como para o prestígio do Estado. Tendo recebido o apoio do tesouro, Lomonosov conseguiu implantar 40 postos de observação no território do Império Russo. A própria Catarina foi a um deles, perto de São Petersburgo, e olhou com interesse através de um telescópio.
Como resultado desse grande trabalho de astrônomos ao redor do mundo, foi obtido o número que está incluído nos livros didáticos hoje. Mas não há limite para a perfeição, e depois de mais cento e cinquenta anos, em 8 de dezembro de 1874 e 6 de dezembro de 1882, a próxima passagem de Vênus pelo disco do Sol foi novamente observada por expedições científicas ao redor do mundo, refinando os dados obtidos. E novamente em 2004 e 2012. Porém, no decorrer dessas observações, outros dados úteis foram obtidos, mas este é outro tópico.