A que distância está o sol? Parece que dificilmente alguém poderia fazer uma pergunta mais direta. No entanto, essa mesma investigação atormentou os astrônomos por mais de dois mil anos.
Certamente, é uma questão de importância quase incomparável, ofuscada na história, talvez apenas pela busca pelo tamanho e massa da Terra. Conhecido hoje como o unidade astronômica, a distância serve como nossa referência dentro do sistema solar e a linha de base para medir todas as distâncias no Universo.
Os pensadores da Grécia antiga foram os primeiros a tentar construir um modelo abrangente do cosmos. Com nada além de observações a olho nu, algumas coisas poderiam ser resolvidas. A lua pairava grande no céu, então provavelmente estava bem perto. Os eclipses solares revelaram que a Lua e o Sol eram quase exatamente do mesmo tamanho angular, mas o Sol era tão mais brilhante que talvez fosse maior, mas mais distante (essa coincidência em relação ao tamanho aparente do Sol e da Lua tem sido de importância quase indescritível astronomia avançada). O resto dos planetas não parecia maior que as estrelas, mas parecia se mover mais rapidamente; eles provavelmente estavam a alguma distância intermediária. Mas, poderíamos fazer algo melhor do que essas descrições vagas? Com a invenção da geometria, a resposta se tornou um retumbante sim.
A primeira distância a ser medida com alguma precisão foi a da Lua. Em meados do século II aC, o astrônomo grego Hiparco foi pioneiro no uso de um método conhecido como paralaxe. A idéia de paralaxe é simples: quando os objetos são observados de dois ângulos diferentes, os objetos mais próximos parecem mudar mais do que os mais distantes. Você pode demonstrar isso facilmente segurando um dedo no comprimento do braço e fechando um olho e depois o outro. Observe como seu dedo se move mais do que as coisas em segundo plano? Isso é paralaxe! Ao observar a Lua de duas cidades a uma distância conhecida, Hiparco usou um pouco de geometria para calcular sua distância dentro de 7% do valor moderno de hoje - nada mal!
Com a distância da Lua conhecida, foi montado o cenário para outro astrônomo grego, Aristarco, para dar a primeira facada na determinação da distância da Terra ao Sol. Aristarco percebeu que, quando a Lua estava exatamente meio iluminada, formava um triângulo retângulo com a Terra e o Sol. Agora, conhecendo a distância entre a Terra e a Lua, tudo o que ele precisava era o ângulo entre a Lua e o Sol nesse momento para calcular a distância do próprio Sol. Foi um raciocínio brilhante minado por observações insuficientes. Com nada além de seus olhos para continuar, Aristarco estimou esse ângulo em 87 graus, não muito longe do verdadeiro valor de 89,83 graus. Mas quando as distâncias envolvidas são enormes, pequenos erros podem ser rapidamente ampliados. Seu resultado teve um fator de mais de mil.
Nos próximos dois mil anos, melhores observações aplicadas ao método de Aristarco nos trariam dentro de 3 ou 4 vezes o valor real. Então, como poderíamos melhorar isso ainda mais? Ainda havia apenas um método de medir diretamente a distância, que era paralaxe. Mas, encontrar a paralaxe do Sol era muito mais desafiador do que o da Lua. Afinal, o Sol é essencialmente inexpressivo e seu incrível brilho oblitera qualquer visão que possamos ter das estrelas que se escondem atrás. O que poderíamos fazer?
No século XVIII, no entanto, nossa compreensão do mundo havia progredido substancialmente. O campo da física estava agora na infância e fornecia uma pista crítica. Johannes Kepler e Isaac Newton mostraram que as distâncias entre os planetas estavam todas relacionadas; encontre um e você conhecerá todos eles. Mas seria mais fácil encontrar do que o da Terra? Acontece que a resposta é sim. As vezes. Se tiver sorte.
A chave é o trânsito de Vênus. Durante um trânsito, o planeta cruza em frente ao Sol, visto da Terra. De diferentes locais, Vênus parecerá atravessar partes maiores ou menores do Sol. Cronometrando quanto tempo essas travessias levam, James Gregory e Edmond Halley perceberam que a distância a Vênus (e, portanto, ao Sol) poderia ser determinada (interessado no âmago da questão de como isso é feito? A NASA tem uma boa explicação disponível aqui). . Agora é a hora em que geralmente digo algo como: Parece bem direto, certo? Só existe um problema ... Mas talvez isso nunca tenha sido mais falso. As probabilidades estavam tão contra o sucesso que é realmente uma prova da importância dessa medida que alguém sequer tentou.
Primeiro, os trânsitos de Vênus são extremamente raros. Como uma vez na vida raro (embora eles venham em pares). Quando Halley percebeu que esse método funcionaria, ele sabia que era velho demais para ter a chance de concluí-lo. Assim, na esperança de que uma geração futura assumisse a tarefa, ele escreveu instruções específicas sobre como as observações devem ser realizadas. Para que o resultado final tenha a precisão desejada, o tempo do trânsito precisa ser medido até o segundo. Para haver uma grande separação na distância, os locais de observação precisariam estar localizados nos confins da Terra. E, para garantir que o tempo nublado não estragasse a chance de sucesso, seriam necessários observadores em locais em todo o mundo. Fale de um grande empreendimento em uma época em que as viagens transcontinentais podem levar anos.
Apesar desses desafios, os astrônomos da França e da Inglaterra resolveram coletar os dados necessários durante o trânsito de 1761. Naquela época, porém, a situação era ainda pior: Inglaterra e França estavam envolvidas na Guerra dos Sete Anos. Viajar pelo mar era quase impossível. No entanto, o esforço persistiu. Embora nem todos os observadores tenham sido bem-sucedidos (nuvens bloquearam alguns, navios de guerra outros), quando combinados com dados coletados durante outro trânsito oito anos depois, o empreendimento foi um sucesso. O astrônomo francês Jerome Lalande coletou todos os dados e calculou a primeira distância precisa do Sol: 153 milhões de quilômetros, o que equivale a três por cento do valor real!
Um breve aparte: o número que estamos falando aqui é chamado de Terra semi-eixo maior, o que significa que é a distância média entre a Terra e o Sol. Como a órbita da Terra não é perfeitamente redonda, na verdade chegamos cerca de 3% mais perto e mais ao longo de um ano. Além disso, como muitos números na ciência moderna, a definição formal da unidade astronômica foi alterada um pouco. A partir de 2012, 1 UA = 149.597.870.700 metros exatamente, independentemente de acharmos que o eixo semi-principal da Terra é ligeiramente diferente no futuro.
Desde as observações inovadoras feitas durante o trânsito de Vênus, refinamos tremendamente nosso conhecimento da distância Terra-Sol. Também o usamos para desbloquear uma compreensão da vastidão do Universo. Uma vez que soubéssemos quão grande era a órbita da Terra, poderíamos usar a paralaxe para medir a distância de outras estrelas, fazendo observações espaçadas por seis meses (quando a Terra viajar para o outro lado do Sol, a uma distância de 2 UA!) . Isso revelou um cosmo que se estendia sem parar e acabaria por levar à descoberta de que nosso universo tem bilhões de anos. Nada mal para fazer uma pergunta direta!
