Ar toli Saulė? Panašu, kad vargu ar būtų galima užduoti tiesesnį klausimą. Vis dėlto šis pats tyrimas astronomus gyrė daugiau nei du tūkstančius metų.
Be abejo, tai beveik neprilygstamos svarbos klausimas, užtemdytas istorijoje galbūt tik ieškant Žemės dydžio ir masės. Šiandien žinomas kaip astronominis vienetas, atstumas yra mūsų atskaitos Saulės sistemoje ir atskaitos taškas matuojant visus atstumus Visatoje.
Senosios Graikijos mąstytojai buvo vieni iš pirmųjų, kurie bandė sukurti visapusišką kosmoso modelį. Be nieko, išskyrus plika akimi stebėtus dalykus, buvo galima išspręsti keletą dalykų. Mėnulis iškilo dideliu dangumi, todėl greičiausiai buvo gana arti. Saulės užtemimai parodė, kad Mėnulis ir Saulė buvo beveik tiksliai to paties kampo dydžio, tačiau Saulė buvo tiek ryškesnė, kad galbūt ji buvo didesnė, bet toliau (šis sutapimas dėl akivaizdaus Saulės ir Mėnulio dydžio turėjo beveik nenusakomą reikšmę). tobulėjanti astronomija). Likusios planetos pasirodė ne didesnės už žvaigždes, tačiau atrodė, kad juda sparčiau; jie greičiausiai buvo per kokį nors tarpinį atstumą. Bet ar galėtume padaryti geriau nei šie neaiškūs aprašymai? Išradus geometriją, atsakymas tapo skambančiu „taip“.
Pirmasis bet kokiu tikslumu išmatuotas atstumas buvo Mėnulio atstumas. 2-ojo amžiaus viduryje prieš Kristų graikų astronomas Hipparchus pradėjo naudoti metodą, žinomą kaip paralaksas. Paralakso idėja yra paprasta: stebint objektus iš dviejų skirtingų kampų, atrodo, kad artimesni objektai pasislenka labiau nei tolimesni. Galite tai lengvai parodyti sau, laikydami už rankos ilgio pirštą ir užmerkdami vieną, o paskui kitą akį. Atkreipkite dėmesį, kaip pirštas juda daugiau nei daiktai fone? Tai yra paralaksas! Stebėdamas Mėnulį nuo dviejų miestų, kurių atstumas vienas nuo kito yra žinomas, Hipparchas pasinaudojo maža geometrija, kad apskaičiuotų savo atstumą iki 7% šiuolaikinės vertės - tai nėra blogai!
Kai buvo žinomas atstumas iki Mėnulio, etapas buvo paskirtas kitam graikų astronomui Aristarchui, kad jis pirmasis imtųsi smūgio nustatydamas Žemės atstumą nuo Saulės. Aristarchas suprato, kad kai Mėnulis buvo tiksliai apšviestas pusiau, jis sudarė stačiakampį trikampį su Žeme ir Saule. Dabar, žinant atstumą tarp Žemės ir Mėnulio, reikėjo kampo tarp Mėnulio ir Saulės, kuris galėtų apskaičiuoti pačios Saulės atstumą. Nepakankami pastebėjimai sumenkino puikius samprotavimus. Aristarchas įvertino šį kampą ties 87 laipsnių kampu ir beveik nieko nelaukdamas, o toliau žiūrėdamas į tikrąją 89,83 laipsnių vertę. Bet kai atstumai yra didžiuliai, mažos klaidos gali būti greitai padidintos. Jo rezultatas buvo didesnis nei tūkstantis.
Per ateinančius du tūkstančius metų geresni Aristarchus metodo stebėjimai parodytų tikrąją vertę 3 ar 4 kartus. Taigi kaip galėtume tai dar patobulinti? Vis dar buvo tik vienas būdas tiesiogiai matuoti atstumą ir tai buvo paralaksas. Bet rasti Saulės paralaksą buvo kur kas sunkiau nei Mėnuliui. Juk Saulė iš esmės yra be savybių, o jos neįtikėtinas ryškumas panaikina bet kokį vaizdą iš žvaigždžių, kurios pasislėpė. Ką mes galėtume padaryti?
Tačiau iki aštuoniolikto amžiaus mūsų supratimas apie pasaulį buvo labai pažengęs į priekį. Fizikos sritis buvo tik pradinėje stadijoje ir suteikė kritinį pagrindą. Johanesas Kepleris ir Isaacas Newtonas parodė, kad visi atstumai tarp planetų buvo susiję; surask vieną ir tu juos visus žinotum. Bet ar ką nors būtų lengviau rasti nei Žemę? Pasirodo, atsakymas yra taip. Kartais. Jei tau pasisekė.
Svarbiausia yra Veneros tranzitas. Tranzito metu planeta kerta priešais Saulę, žiūrint iš Žemės. Iš skirtingų vietų Venera pasirodys kertanti didesnes ar mažesnes Saulės dalis. Skaičiuodami laiką, per kurį šie kirtimai užtruks, Jamesas Gregory ir Edmondas Halley suprato, kad atstumą iki Veneros (taigi ir Saulės) galima nustatyti (domina niekingas girtumas, kaip tai daroma? NASA turi gana gražų paaiškinimą, kurį rasite čia). . Dabar laikas, kai aš paprastai sakydavau ką nors panašaus: Atrodo gana tiesiai, tiesa? Yra tik vienas laimikis ... Bet galbūt tai niekada nebuvo netiesa. Šansai buvo tokie sukrauti prieš sėkmę, kad tai tikrai patvirtino šio įvertinimo svarbą, kad visi net bandė jį atlikti.
Pirmiausia, Veneros tranzitai yra labai reti. Kaip vieną kartą gyvenime reta (nors jie būna poromis). Iki to laiko, kai Halley suprato, kad šis metodas veiks, jis suprato, kad jis yra per senas, kad turėtų galimybę pats jį atlikti. Taigi, tikėdamasis, kad ateities karta įvykdys užduotį, jis parašė konkrečias instrukcijas, kaip turi būti vykdomi stebėjimai. Norint, kad galutinis rezultatas būtų norimo tikslumo, reikėjo išmatuoti tranzito laiką iki antrosios. Norint, kad atstumas būtų labai didelis, stebėjimo vietos turėtų būti išdėstytos tolimiausiose Žemės vietose. Ir norint užtikrinti, kad debesuotas oras nepažeistų sėkmės tikimybės, prireiks stebėtojų visame pasaulyje. Kalbėkite apie didelę įmonę epochoje, kai transkontinentinės kelionės galėjo užtrukti metus.
Nepaisant šių iššūkių, Prancūzijos ir Anglijos astronomai nutarė surinkti reikiamus duomenis 1761 m. Tranzito metu. Tačiau iki to laiko padėtis buvo dar blogesnė: Anglija ir Prancūzija buvo įspaustos į Septynerių metų karą. Kelionė jūra buvo beveik neįmanoma. Nepaisant to, pastangos išliko. Nors ne visi stebėtojai buvo sėkmingi (debesis užblokavo kai kuriuos, kiti - karo laivus), kartu su duomenimis, surinktais per kitą tranzitą po aštuonerių metų, įmonė buvo sėkminga. Prancūzų astronomas Jerome'as Lalande'as surinko visus duomenis ir apskaičiavo pirmą tikslų atstumą iki saulės: 153 mln. Kilometrų, o tai sudaro tris procentus nuo tikrosios vertės!
Trumpai: skaičius, apie kurį mes čia kalbame, yra vadinamas Žemės numeriu pusiau pagrindinė ašis, tai reiškia, kad tai yra vidutinis atstumas tarp Žemės ir Saulės. Kadangi Žemės orbita nėra visiškai apvali, per metus mes iš tikrųjų pasiekiame apie 3% arčiau ir toliau. Taip pat, kaip ir daugelis šiuolaikinio mokslo skaičių, oficialus astronominio vieneto apibrėžimas yra šiek tiek pakeistas. Nuo 2012 m. Tiksliai 1 AU = 149 597 870 700 metrų, neatsižvelgiant į tai, ar randame Žemės pusiau pagrindinę ašį, ateityje šiek tiek skiriasi.
Kadangi Veneros tranzito metu buvo atlikti novatoriški stebėjimai, mes nepaprastai patobulinome žinias apie Žemės ir Saulės atstumą. Mes taip pat jį panaudojome, kad atvertume supratimą apie Visatos platybes. Sužinoję, kokia didelė yra Žemės orbita, galėjome panaudoti paralaksą atstumui iki kitų žvaigždžių išmatuoti, darydami šešis mėnesius (kai Žemė nukeliavo į kitą Saulės pusę, atstumas 2 AU!) . Tai atskleidė be galo besitęsiantį kosmosą ir ilgainiui atves prie atradimo, kad mūsų visata yra milijardų metų senumo. Neblogai užduodant tiesų klausimą!
