Kui kaugel on Päike? Näib, nagu vaevalt saaks otsekohesemat küsimust esitada. Ometi austas see uurimine astronoome juba rohkem kui kaks tuhat aastat.
Kindlasti on see peaaegu ületamatu tähtsusega küsimus, mille ajaloos varjutab võib-olla vaid Maa suuruse ja massi otsing. Tänapäeval tuntud kui astronoomiline üksus, on vahemaa meie võrdlusalusena Päikesesüsteemis ja lähtepunktina kõigi kauguste mõõtmiseks Universumis.
Vana-Kreeka mõtlejad olid ühed esimestest, kes proovisid luua kosmose tervikliku mudeli. Ilma palja silmaga vaatlusteta saaks mõned asjad läbi töötada. Kuu varises taevas suuresti, nii et see oli tõenäoliselt üsna lähedal. Päikesevarjutused näitasid, et Kuu ja Päike olid peaaegu täpselt sama nurga suurusega, kuid Päike oli nii palju heledam, et võib-olla oli see suurem, kuid kaugemal (see kokkusattumus Päikese ja Kuu nähtava suuruse osas on olnud peaaegu kirjeldamatu tähtsus astronoomia edendamine). Ülejäänud planeedid ei paistnud tähtedest suuremad, kuid näisid liikuvat siiski kiiremini; nad olid tõenäoliselt mingil vahekaugusel. Kuid kas me saaksime midagi paremat kui need ebamäärased kirjeldused? Geomeetria leiutamisega sai vastus kõlavaks jah.
Esimene mis tahes täpsusega mõõdetav vahemaa oli Kuu vahemaa. II sajandi keskel eKr asus Kreeka astronoom Hipparchus tööle meetodi nimega parallaks. Parallaksi idee on lihtne: kui objekte vaadeldakse kahe erineva nurga alt, paistavad lähedasemad objektid nihkuvat rohkem kui kaugemad. Saate seda enda jaoks hõlpsalt demonstreerida, hoides sõrme käe pikkuselt ja sulgedes ühe ja siis teise silma. Pange tähele, kuidas teie sõrm liigub rohkem kui taustal olevad asjad? See on parallaks! Vaadeldes Kuu kahest linnast teadaoleva kaugusel üksteisest, kasutas Hipparchus pisut geomeetriat, et arvutada selle kaugus tänapäeva väärtusest 7% piires - pole paha!
Kuna kaugus Kuust oli teada, seati etapp teisele Kreeka astronoomile Aristarchusele, et asuda esimesena tormama Maa kaugus Päikesest. Aristarchus mõistis, et kui Kuu oli täpselt pooleldi valgustatud, moodustas see Maa ja Päikesega ristküliku kolmnurga. Kui nüüd teada Maa ja Kuu vahelist kaugust, oli Päikese enda kauguse arvutamiseks vaja vaid Kuu ja Päikese vahelist nurka. Ebapiisavad tähelepanekud õõnestasid seda hiilgavat arutluskäiku. Aristarchuse hinnangul oli selleks nurgaks 87 kraadi, mis ei olnud midagi muud kui silmad edasi minna, ja see ei olnud tegelikust väärtusest 89,83 kraadi kaugeltki kaugel. Kuid kui vahemaad on tohutud, saab väikesi vigu kiiresti suurendada. Tema tulemus oli suurem kui tuhat korda.
Järgmise kahe tuhande aasta jooksul tooksid Aristarchuse meetodi paremad tähelepanekud meile tegeliku väärtuse 3–4-kordselt. Kuidas saaksime seda veelgi paremaks muuta? Kauguse otseseks mõõtmiseks oli endiselt ainult üks meetod ja see oli parallaks. Kuid Päikese parallaksi leidmine oli palju keerukam kui Kuu oma. Lõppude lõpuks on Päike sisuliselt ilmetu ja selle uskumatu heledus kustutab kõik vaated, mis meil taga võib varitseda. Mida me saaksime teha?
XVIII sajandiks oli meie arusaam maailmast siiski märkimisväärselt edasi arenenud. Füüsika valdkond oli nüüd lapsekingades ja see andis kriitilise aimduse. Johannes Kepler ja Isaac Newton olid näidanud, et planeetide vahelised vahemaad olid kõik omavahel seotud; leidke üks ja te tunneksite neid kõiki. Kuid kas seda oleks lihtsam leida kui Maa oma? Selgub, et vastus on jah. Mõnikord. Kui teil veab.
Võti on Veenuse transiit. Transiidi ajal ületab planeet Maast vaadatuna Päikese ees. Erinevatest paikadest ilmub, et Veenus ületab Päikese suuremaid või väiksemaid osi. James Gregory ja Edmond Halley mõistsid, kui kaua need ületused kestavad, et Veenuse (ja seega ka Päikese) kaugus on võimalik kindlaks teha (huvitab seda, kuidas seda tehakse?) NASA-l on siin üsna kena seletus.) . Nüüd on aeg, kui ma tavaliselt ütleksin midagi sellist: Tundub üsna otsekohene, eks? Seal on ainult üks saak ... Kuid võib-olla pole see kunagi olnud tõepärasem. Koefitsiendid olid nii edukuse vastu virnastatud, et see andis tõestust selle mõõtmise olulisusest, et keegi isegi üritas seda teha.
Esiteks on Veenuse transiit eriti haruldane. Nagu üks kord elus haruldased (kuigi neid tuleb ette paarikaupa). Kui Halley mõistis, et see meetod töötab, teadis ta, et on liiga vana, et tal oleks võimalus seda ise lõpule viia. Nii et ta lootis, et tulevane põlvkond selle ülesande täidab, kirjutas ta välja konkreetsed juhised vaatluste läbiviimiseks. Selleks, et lõpptulemus saaks soovitud täpsuse, oli vaja transiidi aega mõõta kuni teiseni. Kauguse suure eraldatuse tagamiseks peaksid vaatluskohad asuma Maa kaugemal. Ja selleks, et pilvine ilm ei kahjustaks õnnestumise võimalust, oleks vaja vaatlejaid kogu maailmas. Rääkige suurest ettevõtmisest ajastul, mil mandritevaheline reisimine võib võtta aastaid.
Vaatamata neile väljakutsetele otsustasid Prantsusmaa ja Inglismaa astronoomid, et nad koguvad 1761. aasta transiidi ajal vajalikke andmeid. Selleks ajaks oli olukord veelgi hullem: Inglismaa ja Prantsusmaa olid seitsmeaastases sõjas. Merereisid olid peaaegu võimatud. Sellegipoolest pingutused jätkusid. Ehkki mitte kõik vaatlejad ei olnud edukad (pilved blokeerisid osa, teised sõjalaevu), oli ettevõtmine kaheksa aasta pärast teise transiidi ajal kogutud andmetega edukas. Prantsuse astronoom Jerome Lalande kogus kõik andmed ja arvutas välja esimese täpse kauguse Päikesest: 153 miljonit kilomeetrit, mis on hea kuni kolme protsendi piires tegelikust väärtusest!
Lühike kõrvalepõige: numbrit, millest me siin räägime, nimetatakse Maa omaks pool-suur telg, mis tähendab, et see on keskmine kaugus Maa ja Päikese vahel. Kuna Maa orbiit ei ole ideaalselt ümmargune, jõuame tegelikult aasta jooksul umbes 3% lähemale ja kaugemale. Nagu paljudes moodsa teaduse numbrites, on ka astronoomilise üksuse formaalset määratlust natuke muudetud. 2012. aasta seisuga on täpselt 1 AU = 149 597 870 700 meetrit, sõltumata sellest, kas leiame, et Maa poolsuunaline telg on tulevikus pisut erinev.
Kuna Veenuse transiidi ajal tehti murrangulisi tähelepanekuid, oleme tohutult täiendanud oma teadmisi Maa ja Päikese vahemaast. Oleme seda kasutanud ka selleks, et vabastada arusaam universumi avarusest. Kui me juba teadsime, kui suur on Maa orbiit, võisime kasutada parallaksi, et mõõta kaugust teiste tähtedeni, tehes vaatlused kuue kuu pikkuseks (kui Maa on liikunud Päikese teisele poole, siis vahemaa on 2 AU!) . See paljastas kosmose, mis ulatus lõputult edasi ja viis lõpuks avastuseni, et meie universum on miljardeid aastaid vana. Pole paha sirgjoonelise küsimuse esitamise eest!
