Quanto dista il sole? Sembra che difficilmente si possa porre una domanda più semplice. Eppure questa indagine tormentava gli astronomi per più di duemila anni.
Certamente è una questione di importanza quasi senza rivali, oscurata nella storia forse solo dalla ricerca delle dimensioni e della massa della Terra. Oggi noto come unità astronomica, la distanza funge da nostro riferimento all'interno del sistema solare e la linea di base per misurare tutte le distanze nell'universo.
I pensatori dell'antica Grecia furono tra i primi a cercare di costruire un modello globale del cosmo. Con nient'altro che osservazioni ad occhio nudo, alcune cose potrebbero essere risolte. La Luna si profilava grande nel cielo, quindi probabilmente era abbastanza vicina. Le eclissi solari hanno rivelato che la Luna e il Sole avevano quasi esattamente la stessa dimensione angolare, ma il Sole era così tanto più luminoso che forse era più grande ma più lontano (questa coincidenza relativa alla dimensione apparente del Sole e della Luna è stata di importanza quasi indescrivibile in avanzare astronomia). Il resto dei pianeti non appariva più grande delle stelle, eppure sembrava muoversi più rapidamente; erano probabilmente a una certa distanza intermedia. Ma potremmo fare di meglio di queste vaghe descrizioni? Con l'invenzione della geometria, la risposta è diventata un sì clamoroso.
La prima distanza da misurare con precisione era quella della Luna. A metà del II secolo a.C., l'astronomo greco Ipparco fu pioniere nell'uso di un metodo noto come parallasse. L'idea della parallasse è semplice: quando gli oggetti vengono osservati da due diverse angolazioni, gli oggetti più vicini sembrano spostarsi più di quelli più lontani. Puoi dimostrarlo facilmente tenendo un dito alla distanza di un braccio e chiudendo un occhio e poi l'altro. Notate come il dito si muove più delle cose sullo sfondo? Questa è parallasse! Osservando la Luna da due città a distanza nota, Ipparco usò una piccola geometria per calcolare la sua distanza entro il 7% del valore moderno di oggi - non male!
Con la distanza dalla Luna conosciuta, il palcoscenico fu impostato per un altro astronomo greco, Aristarco, a prendere la prima coltellata per determinare la distanza della Terra dal Sole. Aristarco si rese conto che quando la Luna era illuminata per metà, formava un triangolo rettangolo con la Terra e il Sole. Ora conoscendo la distanza tra la Terra e la Luna, tutto ciò di cui aveva bisogno era l'angolo tra la Luna e il Sole in questo momento per calcolare la distanza del Sole stesso. Era un ragionamento geniale minato da osservazioni insufficienti. Con nient'altro che i suoi occhi da continuare, Aristarco stimò questo angolo di 87 gradi, non terribilmente lontano dal vero valore di 89,83 gradi. Ma quando le distanze sono enormi, piccoli errori possono essere rapidamente ingranditi. Il suo risultato è stato cancellato da un fattore superiore a mille.
Nei prossimi duemila anni, migliori osservazioni applicate al metodo di Aristarco ci porterebbero entro 3 o 4 volte il valore reale. Quindi, come possiamo migliorare ulteriormente? Esisteva ancora un solo metodo per misurare direttamente la distanza ed era la parallasse. Ma trovare la parallasse del Sole era molto più impegnativo di quello della Luna. Dopotutto, il Sole è essenzialmente privo di caratteristiche e la sua incredibile luminosità cancella qualsiasi visione che potremmo avere delle stelle che si nascondono dietro. Che cosa potremmo fare?
Nel diciottesimo secolo, tuttavia, la nostra comprensione del mondo era progredita sostanzialmente. Il campo della fisica era agli albori e forniva un indizio critico. Johannes Kepler e Isaac Newton avevano dimostrato che le distanze tra i pianeti erano tutte correlate; trovane uno e li riconosceresti tutti. Ma sarebbe più facile da trovare rispetto a quello della Terra? Si scopre che la risposta è sì. Qualche volta. Se sei fortunato.
La chiave è il transito di Venere. Durante un transito, il pianeta attraversa di fronte al Sole visto dalla Terra. Da luoghi diversi, Venere sembrerà attraversare parti più o meno grandi del Sole. Tempificando quanto tempo impiegano questi incroci, James Gregory ed Edmond Halley si resero conto che la distanza da Venere (e quindi dal Sole) poteva essere determinata (Interessato alla nitidezza di come questo viene fatto? La NASA ha una spiegazione piuttosto bella disponibile qui). . Ora è il momento in cui di solito dico qualcosa del tipo: Sembra piuttosto semplice, vero? C'è solo un trucco ... Ma forse non è mai stato più falso. Le probabilità erano così accatastate rispetto al successo che è davvero una testimonianza dell'importanza di questa misurazione che chiunque ha persino tentato.
Prima di tutto, i transiti di Venere sono estremamente rari. Come una volta nella vita raro (anche se arrivano in coppia). Quando Halley si rese conto che questo metodo avrebbe funzionato, sapeva che era troppo vecchio per avere la possibilità di completarlo da solo. Quindi, nella speranza che una generazione futura si impegnasse in questo compito, ha scritto istruzioni specifiche su come devono essere eseguite le osservazioni. Affinché il risultato finale abbia la precisione desiderata, i tempi del transito dovevano essere misurati fino al secondo. Per avere una grande separazione in lontananza, i siti di osservazione dovrebbero essere situati ai confini della Terra. E, al fine di garantire che il tempo nuvoloso non abbia rovinato la possibilità di successo, sarebbero necessari osservatori in luoghi di tutto il mondo. Parla di una grande impresa in un'era in cui i viaggi transcontinentali potrebbero richiedere anni.
Nonostante queste sfide, gli astronomi in Francia e in Inghilterra decisero di raccogliere i dati necessari durante il transito del 1761. A quel tempo, tuttavia, la situazione era ancora peggiore: Inghilterra e Francia furono coinvolte nella guerra dei sette anni. Il viaggio via mare era quasi impossibile. Tuttavia, lo sforzo è continuato. Sebbene non tutti gli osservatori abbiano avuto successo (alcune nuvole hanno bloccato alcune, navi da guerra altre), quando combinato con i dati raccolti durante un altro transito otto anni dopo, l'impresa aveva avuto successo. L'astronomo francese Jerome Lalande ha raccolto tutti i dati e ha calcolato la prima distanza precisa dal Sole: 153 milioni di chilometri, pari a circa il tre percento del valore reale!
In breve: il numero di cui stiamo parlando qui si chiama Terra asse semi-maggiore, nel senso che è la distanza media tra la Terra e il Sole. Poiché l'orbita terrestre non è perfettamente rotonda, in realtà ci avviciniamo e allontaniamo di circa il 3% nel corso di un anno. Inoltre, come molti numeri della scienza moderna, la definizione formale dell'unità astronomica è stata leggermente modificata. A partire dal 2012, 1 UA = 149.597.870.700 metri esattamente, indipendentemente dal fatto che troviamo che l'asse semi-maggiore della Terra sia leggermente diverso in futuro.
Dopo le rivoluzionarie osservazioni fatte durante il transito di Venere, abbiamo perfezionato enormemente la nostra conoscenza della distanza Terra-Sole. Lo abbiamo anche usato per sbloccare una comprensione della vastità dell'Universo. Una volta saputo quanto grande fosse l'orbita terrestre, potremmo usare la parallasse per misurare la distanza da altre stelle facendo osservazioni distanziate di sei mesi (quando la Terra ha viaggiato dall'altra parte del Sole, una distanza di 2 UA!) . Ciò ha rivelato un cosmo che si estendeva all'infinito e alla fine avrebbe portato alla scoperta che il nostro universo ha miliardi di anni. Non male per fare una domanda semplice!
