Quando se trata de lidar com o cosmos, nós, humanos, gostamos de colocar as coisas em termos familiares. Ao examinar os exoplanetas, os classificamos com base em suas semelhanças com os planetas em nosso próprio Sistema Solar - ou seja, terrestre, gigante de gás, do tamanho da Terra, do tamanho de Júpiter, do tamanho de Netuno, etc. E ao medir distâncias astronômicas, fazemos muito mesmo.
Por exemplo, um dos meios mais usados para medir distâncias através do espaço é conhecido como Unidade Astronômica (AU). Com base na distância entre a Terra e o Sol, esta unidade permite que os astrônomos caracterizem as vastas distâncias entre os planetas solares e o Sol, e entre planetas extra-solares e suas estrelas.
Definição:
De acordo com a convenção astronômica atual, uma única unidade astronômica é equivalente a 149.597.870,7 quilômetros (ou 92.955.807 milhas). No entanto, essa é a distância média entre a Terra e o Sol, pois essa distância está sujeita a variações durante o período orbital da Terra. Em outras palavras, a distância entre a Terra e o Sol varia no decorrer de um único ano.
Ao longo de um ano, a Terra vai da distância de 147.095.000 km (91.401.000 milhas) do Sol no periélio (seu ponto mais próximo) a 152.100.000 km (94.500.000 milhas) no afélio (seu ponto mais distante) - ou a uma distância de 0,983 AUs para 1.016 AUs.
História do Desenvolvimento:
O exemplo mais antigo registrado de astrônomo, estimando a distância entre a Terra e o Sol, remonta à Antiguidade Clássica. No trabalho do século III aC, Sobre os tamanhos e distâncias do sol e da lua - atribuída ao matemático grego Aristarco de Samos - a distância foi estimada entre 18 e 20 vezes a distância entre a Terra e a Lua.
No entanto, seu Arquimedes contemporâneo, em sua obra do século III aC Sandreckoner, também afirmou que Aristarco de Samos colocou a distância de 10.000 vezes o raio da Terra. Dependendo dos valores para qualquer conjunto de estimativas, Aristarco foi desligado por um fator de cerca de 2 (no caso do raio da Terra) a 20 (a distância entre a Terra e a Lua).
O texto matemático chinês mais antigo - o tratado do século I aC conhecido como Zhoubi Suanjing- também contém uma estimativa da distância entre a Terra e o Sol. De acordo com o tratado anônimo, a distância poderia ser calculada através da realização de medidas geométricas do comprimento das sombras do meio-dia criadas por objetos espaçados a distâncias específicas. No entanto, os cálculos foram baseados na ideia de que a Terra era plana.
O famoso matemático e astrônomo do século 2 EC, Ptolomeu, se baseou em cálculos trigonométricos para obter uma estimativa de distância equivalente a 1210 vezes o raio da Terra. Usando registros de eclipses lunares, ele estimou o diâmetro aparente da Lua, bem como o diâmetro aparente do cone de sombras da Terra atravessado pela Lua durante um eclipse lunar.
Usando o paralaxe da Lua, ele também calculou os tamanhos aparentes do Sol e da Lua e concluiu que o diâmetro do Sol era igual ao diâmetro da Lua quando o último estava a sua maior distância da Terra. A partir disso, Ptolomeu chegou a uma proporção de distância solar para lunar de aproximadamente 19 para 1, a mesma figura derivada por Aristarco.
Nos próximos mil anos, as estimativas de Ptolomeu da distância Terra-Sol (como a maioria de seus ensinamentos astronômicos) permaneceriam cânones entre os astrônomos da Europa medieval e islâmica. Não foi até o século XVII que os astrônomos começaram a reconsiderar e revisar seus cálculos.
Isso foi possível graças à invenção do telescópio, bem como às Três Leis do Movimento Planetário de Kepler, que ajudaram os astrônomos a calcular as distâncias relativas entre os planetas e o Sol com maior precisão. Medindo a distância entre a Terra e os outros planetas solares, os astrônomos foram capazes de realizar medições de paralaxe para obter valores mais precisos.
No século 19, determinações sobre a velocidade da luz e a constante da aberração da luz resultaram na primeira medição direta da distância Terra-Sol em quilômetros. Em 1903, o termo "unidade astronômica" passou a ser usado pela primeira vez. E ao longo do século 20, as medições se tornaram cada vez mais precisas e sofisticadas, em parte graças a observações precisas dos efeitos da Teoria da Relatividade de Einstein.
Uso moderno:
Na década de 1960, o desenvolvimento de medições diretas de radar, telemetria e a exploração do Sistema Solar com sondas espaciais levou a medições precisas das posições dos planetas internos e de outros objetos. Em 1976, a União Astronômica Internacional (IAU) adotou uma nova definição durante sua 16ª Assembléia Geral. Como parte de seu sistema de constantes astronômicas, a nova definição declarou:
“A unidade astronômica de comprimento é o comprimento (A) para o qual a constante gravitacional gaussiana (k) assume o valor 0,01720209895 quando as unidades de medida são as unidades astronômicas de comprimento, massa e tempo. As dimensões de k² são as da constante de gravitação (G), ou seja, L³M-1T–2. O termo "distância unitária" também é usado para o comprimento A. "
Em resposta ao desenvolvimento de medições hiperprecisas, o Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM) decidiu modificar o Sistema Internacional de Unidades (SI) em 1983. Consistentemente, redefiniram o medidor a ser medido em termos de a velocidade da luz no vácuo.
No entanto, em 2012, a IAU determinou que a equalização da relatividade tornava a medição das AUs muito complexa e redefiniu a unidade astronômica em termos de metros. De acordo com isso, uma única UA é igual a 149597870,7 km exatamente (92.955807 milhões de milhas), 499 segundos-luz, 4.8481368 × 10-6 de um parsec ou 15.812507 × 10-6 de um ano-luz.
Hoje, a UA é usada comumente para medir distâncias e criar modelos numéricos para o Sistema Solar. Também é usado na medição de sistemas extra-solares, calculando a extensão de nuvens protoplanetárias ou a distância entre planetas extra-solares e sua estrela-mãe. Ao medir distâncias interestelares, as AUs são muito pequenas para oferecer medições convenientes. Como tal, outras unidades - como o parsec e o ano-luz - são invocadas.
O Universo é um lugar imenso, e mede até nosso pequeno canto, produzindo alguns resultados surpreendentes. Mas, como sempre, preferimos expressá-los de maneiras tão relacionáveis e familiares.
Escrevemos muitos artigos interessantes sobre distâncias no Sistema Solar aqui na Space Magazine. Aqui está a que distância estão os planetas do Sol ?, a que distância está Mercúrio do sol ?, a que distância está Vênus do sol ?, a que distância está a Terra do sol ?, a que distância está Marte do sol ?, a que distância está Júpiter do Sol ?, Qual é a distância de Saturno ao Sol ?, Qual a distância de Urano ao Sol ?, Qual a distância de Netuno ao Sol ?, Qual a distância de Plutão ao Sol?
Se você quiser obter mais informações sobre a órbita da Terra, consulte a página de exploração do sistema solar da NASA.
Também gravamos um episódio do Astronomy Cast dedicado à medição de distâncias em astronomia. Ouça aqui, episódio 10: Medindo a distância no universo.
Fontes:
- NASA: Programa de Objetos Próximo à Terra - Unidade Astronômica (AU)
- EarthSky - O que é uma unidade astronômica?
- Cool Cosmos - Unidade Astronômica
- Wikipedia - Unidade Astronômica
