Cik tālu ir saule? Liekas, ka diez vai varētu uzdot taisnīgāku jautājumu. Tomēr šī pati izmeklēšana padevās astronomiem vairāk nekā divus tūkstošus gadu.
Noteikti tas ir gandrīz nepārspējamas nozīmes jautājums, kuru vēsturē aizēno varbūt tikai Zemes lieluma un masas meklēšana. Mūsdienās pazīstams kā astronomiskā vienība, attālums kalpo kā mūsu atskaites punkts Saules sistēmā un bāzes līnija visu attālumu mērīšanai Visumā.
Domātāji Senajā Grieķijā bija vieni no pirmajiem, kas mēģināja izveidot visaptverošu kosmosa modeli. Izdarot neko citu kā tikai ar neapbruņotu aci, varēja izstrādāt dažas lietas. Mēness debesīs parādījās liels, tāpēc tas droši vien bija diezgan tuvu. Saules aptumsumi atklāja, ka Mēness un Saule bija gandrīz tieši tāda paša leņķa lielumā, bet Saule bija tik daudz spožāka, ka varbūt tā bija lielāka, bet tālāk (šai sakritībai attiecībā uz Saules un Mēness šķietamo lielumu ir bijusi gandrīz neaprakstāma nozīme astronomijas attīstīšana). Pārējās planētas neizrādījās lielākas par zvaigznēm, tomēr šķita, ka tās pārvietojas ātrāk; tie, iespējams, atradās kādā starpposmā. Bet vai mēs varētu kaut ko labāku par šiem neskaidrajiem aprakstiem? Izgudrojot ģeometriju, atbilde kļuva skanīga.
Pirmais attālums, kas tika mērīts ar jebkādu precizitāti, bija Mēness attālums. 2. gadsimta vidū pirms mūsu ēras grieķu astronoms Hiparhuss sāka izmantot metodi, kas pazīstama kā parallaks. Paralēles ideja ir vienkārša: kad objekti tiek novēroti no diviem dažādiem leņķiem, šķiet, ka tuvāki objekti novirzās vairāk nekā tālāk. To varat viegli pierādīt sev, turot pirkstu rokas garumā un aizverot vienu, bet pēc tam otru. Ievērojiet, kā pirksts pārvietojas vairāk nekā lietas fonā? Tā ir paralakse! Novērojot Mēnesi no divām pilsētām, kas atrodas zināmā attālumā viens no otra, Hiparhuss izmantoja nelielu ģeometriju, lai aprēķinātu tā attālumu 7% robežās no mūsdienu mūsdienu vērtības - nav slikti!
Ņemot vērā zināmo attālumu līdz Mēnesim, posms tika uzstādīts citam grieķu astronomam Aristarham, kurš pirmais spiego, lai noteiktu Zemes attālumu no Saules. Aristarhs saprata, ka tad, kad Mēness bija precīzi pusei apgaismots, tas veidoja taisnu trīsstūri ar Zemi un Sauli. Tagad, zinot attālumu starp Zemi un Mēnesi, viss, kas bija vajadzīgs, šajā brīdī bija leņķis starp Mēnesi un Sauli, lai aprēķinātu pašas Saules attālumu. Tas bija izcils pamatojums, kuru mazināja nepietiekami novērojumi. Aristarhuss novērtēja, ka šis leņķis ir tikai 87 acis un nav acis, lai turpinātu skatīties, un tas nebija šausmīgi tālu no patiesās vērtības - 89,83 grādi. Bet, kad iesaistītie attālumi ir milzīgi, mazas kļūdas var ātri palielināt. Viņa rezultāts pārspēja koeficientu vairāk nekā tūkstotis.
Nākamajos divtūkstoš gados labākie novērojumi, kas piemēroti Aristarhusa metodei, ļautu mums 3 vai 4 reizes pārsniegt patieso vērtību. Tātad, kā mēs to vēl varētu uzlabot? Joprojām bija tikai viena attāluma tieša mērīšanas metode, un tā bija paralakse. Bet Saules paralēles atrašana bija daudz izaicinošāka nekā Mēness. Galu galā Saule būtībā ir bez iezīmēm, un tās neticami spilgtums izdzēš jebkādu mūsu skatu uz zvaigznēm, kas slēpjas aiz muguras. Ko mēs varētu darīt?
Tomēr līdz astoņpadsmitajam gadsimtam mūsu izpratne par pasauli bija ievērojami progresējusi. Fizikas joma tagad bija sākumstadijā, un tā sniedza kritisku pavedienu. Johannes Kepler un Isaac Newton bija parādījuši, ka visi attālumi starp planētām ir saistīti; atrodiet vienu, un jūs tos visus pazītu. Bet vai kādu būtu vieglāk atrast nekā Zemes? Izrādās, ka atbilde ir jā. Dažreiz. Ja jums ir paveicies
Galvenais ir Venēras tranzīts. Tranzīta laikā planēta šķērso Sauli priekšā, skatoties no Zemes. No dažādām vietām Venera, šķiet, šķērsos lielākas vai mazākas Saules daļas. Nosakot laiku, cik ilgi šie krustojumi prasa, Džeimss Gregorijs un Edmond Halley saprata, ka attālumu līdz Venērai (un līdz ar to arī Saulei) var noteikt (Interesē par to, cik nejauks ir tas, kā tas tiek darīts? NASA šeit ir pieejams diezgan jauks skaidrojums). . Tagad ir laiks, kad es parasti teiktu kaut ko līdzīgu: Šķiet diezgan vienkārši, vai ne? Ir tikai viens loms ... Bet varbūt tas nekad nav bijis patiesība. Koeficienti pret panākumiem bija tik ļoti sakrauti, ka tas patiesi liecina par šī mērījuma nozīmīgumu, ka ikviens to pat mēģināja.
Pirmkārt, Venēras tranzīts ir ārkārtīgi reti. Tāpat kā reizi mūžā reti (lai arī tie nāk pa pāriem). Kad Halley saprata, ka šī metode darbosies, viņš zināja, ka viņš ir pārāk vecs, lai būtu iespēja to pats pabeigt. Tāpēc, cerot, ka nākamā paaudze veiks šo uzdevumu, viņš izrakstīja īpašus norādījumus par novērojumu veikšanu. Lai gala rezultātam būtu vēlamā precizitāte, tranzīta laiks bija jāmēra līdz otrajam. Lai lielu attālumu varētu nodalīt, novērošanas vietām būtu jāatrodas Zemes tālās vietās. Un, lai nodrošinātu, ka duļķains laiks neiznīcina veiksmes iespējas, novērotāji būs nepieciešami vietās visā pasaulē. Runājiet par lielu uzņēmumu laikmetā, kad transkontinentālie ceļojumi varētu aizņemt gadus.
Neskatoties uz šiem izaicinājumiem, astronomi Francijā un Anglijā nolēma, ka 1761. gada tranzīta laikā viņi apkopos nepieciešamos datus. Tomēr līdz tam laikam situācija bija vēl sliktāka: Anglija un Francija bija ieskautas septiņu gadu karā. Ceļot pa jūru bija gandrīz neiespējami. Neskatoties uz to, pūles turpinājās. Lai gan ne visi novērotāji bija veiksmīgi (mākoņi bloķēja dažus, citi - karakuģus), apvienojot tos ar datiem, kas savākti citā tranzītā astoņus gadus vēlāk, uzņēmums bija guvis panākumus. Franču astronoms Džeroms Lalande apkopoja visus datus un aprēķināja pirmo precīzo attālumu līdz Saulei: 153 miljoni kilometru, kas ir labi līdz trīs procentiem no patiesās vērtības!
Īsumā malā: numuru, par kuru mēs šeit runājam, sauc par Zemes daļēji liela ass, kas nozīmē, ka tas ir vidējais attālums starp Zemi un Sauli. Tā kā Zemes orbīta nav pilnīgi apaļa, gada laikā mēs faktiski nonākam par aptuveni 3% tuvāk un tālāk. Tāpat kā daudzi mūsdienu zinātnes skaitļi, arī astronomijas vienības formālā definīcija ir nedaudz mainīta. Sākot ar 2012. gadu, 1 ĀS = 149 597 870 700 metri precīzi neatkarīgi no tā, vai mēs uzskatām, ka Zemes puslīdz galvenā ass nākotnē ir nedaudz atšķirīga.
Kopš novatoriskiem novērojumiem, kas veikti Venēras tranzīta laikā, mēs esam ārkārtīgi uzlabojuši savas zināšanas par Zemes un Saules attālumu. Mēs to esam izmantojuši arī, lai atraisītu izpratni par Visuma plašumu. Kad mēs zinājām, cik liela ir Zemes orbīta, mēs varētu izmantot paralaksu, lai izmērītu attālumu līdz citām zvaigznēm, veicot novērojumus ar atstatumu pa sešiem mēnešiem (kad Zeme ir nobraukusi uz otru Saules pusi, attālums ir 2 AU!) . Tas atklāja kosmosu, kas bezgalīgi turpinājās un galu galā novedīs pie atklājuma, ka mūsu Visums ir miljardiem gadu vecs. Nav slikti uzdot taisnu jautājumu!
