¿A qué distancia está el sol? Parece que uno no podría hacer una pregunta más directa. Sin embargo, esta misma investigación atormentó a los astrónomos durante más de dos mil años.
Ciertamente es una cuestión de importancia casi inigualable, eclipsada en la historia, tal vez solo por la búsqueda del tamaño y la masa de la Tierra. Conocido hoy como el unidad astronómica, la distancia sirve como nuestra referencia dentro del sistema solar y la línea de base para medir todas las distancias en el Universo.
Los pensadores de la antigua Grecia fueron de los primeros en intentar construir un modelo integral del cosmos. Con nada más que observaciones a simple vista, algunas cosas podrían resolverse. La Luna se alzaba grande en el cielo, por lo que probablemente estaba bastante cerca. Los eclipses solares revelaron que la Luna y el Sol tenían casi exactamente el mismo tamaño angular, pero el Sol era mucho más brillante que quizás era más grande pero más alejado (esta coincidencia con respecto al tamaño aparente del Sol y la Luna ha sido de una importancia casi indescriptible en astronomía avanzada). El resto de los planetas no parecían más grandes que las estrellas, pero parecían moverse más rápidamente; probablemente estaban a alguna distancia intermedia. Pero, ¿podríamos hacer algo mejor que estas descripciones vagas? Con la invención de la geometría, la respuesta se convirtió en un rotundo sí.
La primera distancia que se midió con precisión fue la de la Luna. A mediados del siglo II a. C., el astrónomo griego Hipparchus fue pionero en el uso de un método conocido como paralaje. La idea del paralaje es simple: cuando los objetos se observan desde dos ángulos diferentes, los objetos más cercanos parecen moverse más que los más lejanos. Puede demostrarlo fácilmente por sí mismo sosteniendo un dedo con el brazo extendido y cerrando un ojo y luego el otro. ¿Observa cómo su dedo se mueve más que las cosas en el fondo? Eso es paralaje! Al observar la Luna desde dos ciudades a una distancia conocida, Hipparchus usó una pequeña geometría para calcular su distancia dentro del 7% del valor moderno de hoy, ¡no está mal!
Con la distancia a la Luna conocida, se preparó el escenario para que otro astrónomo griego, Aristarco, tomara la primera puñalada para determinar la distancia de la Tierra al Sol. Aristarco se dio cuenta de que cuando la Luna estaba exactamente medio iluminada, formaba un triángulo rectángulo con la Tierra y el Sol. Ahora que conocía la distancia entre la Tierra y la Luna, todo lo que necesitaba era el ángulo entre la Luna y el Sol en este momento para calcular la distancia del Sol mismo. Fue un razonamiento brillante socavado por observaciones insuficientes. Con nada más que sus ojos para continuar, Aristarco estimó que este ángulo era de 87 grados, no muy lejos del verdadero valor de 89.83 grados. Pero cuando las distancias involucradas son enormes, pequeños errores pueden ser magnificados rápidamente. Su resultado fue apagado por un factor de más de mil.
Durante los próximos dos mil años, mejores observaciones aplicadas al método de Aristarco nos traerían dentro de 3 o 4 veces el valor verdadero. Entonces, ¿cómo podríamos mejorar esto más? Todavía había un solo método para medir directamente la distancia y ese era el paralaje. Pero encontrar la paralaje del Sol fue mucho más difícil que el de la Luna. Después de todo, el Sol es esencialmente sin características y su increíble brillo borra cualquier vista que podamos tener de las estrellas que acechan detrás. ¿Qué podíamos hacer?
En el siglo XVIII, sin embargo, nuestra comprensión del mundo había progresado sustancialmente. El campo de la física ahora estaba en su infancia y proporcionó una pista crítica. Johannes Kepler e Isaac Newton habían demostrado que las distancias entre los planetas estaban relacionadas; encuentra uno y los conocerías a todos. ¿Pero sería más fácil de encontrar que el de la Tierra? Resulta que la respuesta es sí. Algunas veces. Si tienes suerte.
La clave es el tránsito de Venus. Durante un tránsito, el planeta se cruza frente al Sol como se ve desde la Tierra. Desde diferentes lugares, Venus parecerá cruzar partes más grandes o más pequeñas del Sol. Al medir el tiempo que duran estos cruces, James Gregory y Edmond Halley se dieron cuenta de que la distancia a Venus (y, por lo tanto, al Sol) podría determinarse (¿Interesado en lo esencial de cómo se hace esto? La NASA tiene una explicación bastante buena disponible aquí). . Ahora es el momento en que generalmente digo algo como: Parece bastante sencillo, ¿verdad? Solo hay una trampa ... Pero tal vez eso nunca haya sido más falso. Las probabilidades estaban tan apiladas contra el éxito que es realmente un testimonio de la importancia de esta medida que cualquiera lo intentó.
En primer lugar, los tránsitos de Venus son extremadamente raros. Como rara vez en la vida (aunque vienen en pares). Cuando Halley se dio cuenta de que este método funcionaría, sabía que era demasiado viejo para tener la oportunidad de completarlo él mismo. Entonces, con la esperanza de que una generación futura emprenda la tarea, escribió instrucciones específicas sobre cómo deben llevarse a cabo las observaciones. Para que el resultado final tenga la precisión deseada, el momento del tránsito debe medirse hasta el segundo. Para tener una gran separación en la distancia, los sitios de observación tendrían que estar ubicados en los confines de la Tierra. Y, para garantizar que el clima nublado no arruine la posibilidad de éxito, se necesitarían observadores en lugares de todo el mundo. Hable acerca de una gran empresa en una era en la que los viajes transcontinentales podrían tomar años.
A pesar de estos desafíos, los astrónomos en Francia e Inglaterra resolvieron que recopilarían los datos necesarios durante el tránsito de 1761. En ese momento, sin embargo, la situación era aún peor: Inglaterra y Francia se vieron envueltas en la Guerra de los Siete Años. Viajar por mar era casi imposible. Sin embargo, el esfuerzo persistió. Aunque no todos los observadores tuvieron éxito (algunas nubes bloquearon, los buques de guerra otros), cuando se combinó con los datos recopilados durante otro tránsito ocho años después, la empresa había sido un éxito. El astrónomo francés Jerome Lalande recopiló todos los datos y calculó la primera distancia precisa al Sol: 153 millones de kilómetros, ¡hasta un tres por ciento del valor real!
Un breve comentario: el número del que estamos hablando aquí se llama la Tierra semieje mayor, lo que significa que es la distancia promedio entre la Tierra y el Sol. Debido a que la órbita de la Tierra no es perfectamente redonda, en realidad nos acercamos un 3% más y más a lo largo de un año. Además, como muchos números en la ciencia moderna, la definición formal de la unidad astronómica se ha modificado un poco. A partir de 2012, 1 UA = 149,597,870,700 metros exactamente, independientemente de si encontramos que el eje semi-mayor de la Tierra es ligeramente diferente en el futuro.
Desde las innovadoras observaciones realizadas durante el tránsito de Venus, hemos perfeccionado enormemente nuestro conocimiento de la distancia entre la Tierra y el Sol. También lo hemos usado para desbloquear una comprensión de la inmensidad del Universo. Una vez que supiéramos cuán grande era la órbita de la Tierra, podríamos usar paralaje para medir la distancia a otras estrellas haciendo observaciones espaciadas por seis meses (cuando la Tierra ha viajado al otro lado del Sol, ¡una distancia de 2 UA!) . Esto reveló un cosmos que se extendió sin fin y que eventualmente llevaría al descubrimiento de que nuestro universo tiene miles de millones de años. ¡No está mal para hacer una pregunta directa!
