ดวงอาทิตย์ไกลแค่ไหน? ดูเหมือนว่าหนึ่งแทบจะไม่สามารถถามคำถามตรงไปตรงมามากขึ้น แต่นักดาราศาสตร์ที่ถูกไต่ถามถึงเรื่องนี้มานานกว่าสองพันปีแล้ว
แน่นอนว่ามันเป็นคำถามที่มีความสำคัญที่หาใครเทียบไม่ได้เกือบบดบังในประวัติศาสตร์โดยการค้นหาขนาดและมวลของโลก ที่รู้จักกันในวันนี้เป็น หน่วยดาราศาสตร์ระยะทางทำหน้าที่เป็นข้อมูลอ้างอิงของเราภายในระบบสุริยะและเป็นพื้นฐานสำหรับการวัดระยะทางทั้งหมดในจักรวาล
นักคิดในสมัยกรีกโบราณเป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกที่พยายามสร้างแบบจำลองจักรวาลที่ครอบคลุม ไม่มีสิ่งใดนอกจากการสังเกตด้วยตาเปล่า ดวงจันทร์มีขนาดใหญ่บนท้องฟ้าดังนั้นมันจึงค่อนข้างใกล้เคียง สุริยุปราคาเผยให้เห็นว่าดวงจันทร์และดวงอาทิตย์มีขนาดเกือบเท่ากัน แต่ดวงอาทิตย์ก็สว่างกว่านั้นบางทีมันก็ใหญ่กว่า แต่ไกลออกไป (ความบังเอิญนี้เกี่ยวกับขนาดที่ชัดเจนของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์มีความสำคัญที่อธิบายไม่ได้ใน พัฒนาการด้านดาราศาสตร์) ดาวเคราะห์ที่เหลือปรากฏว่าไม่ใหญ่กว่าดวงดาว แต่ดูเหมือนว่าจะเคลื่อนที่เร็วกว่า พวกเขามีแนวโน้มที่ระยะกลาง แต่เราสามารถทำได้ดีกว่าคำอธิบายที่คลุมเครือเหล่านี้หรือไม่ ด้วยการประดิษฐ์รูปทรงเรขาคณิตคำตอบกลายเป็นดังก้องใช่
ระยะทางแรกที่จะวัดด้วยความแม่นยำคือดวงจันทร์ ในช่วงกลางของคริสตศักราชศตวรรษที่ 2 นักดาราศาสตร์กรีก Hipparchus เป็นหัวหอกในการใช้วิธีการที่เรียกว่า Parallax. แนวคิดของการรัลแลกซ์เป็นเรื่องง่าย: เมื่อวัตถุถูกสังเกตจากมุมที่แตกต่างกันสองวัตถุที่อยู่ใกล้จะปรากฏขึ้นเพื่อเปลี่ยนมากกว่าวัตถุที่อยู่ไกลออกไป คุณสามารถสาธิตวิธีนี้ได้อย่างง่ายดายด้วยตัวคุณเองโดยจับนิ้วมือตามความยาวของแขนแล้วปิดตาข้างหนึ่งแล้วปิดตาอีกข้าง สังเกตว่านิ้วของคุณเคลื่อนไหวอย่างไรมากกว่าสิ่งที่อยู่ในพื้นหลัง นั่นคือพารารัลแลกซ์! โดยการสังเกตดวงจันทร์จากระยะไกลทั้งสองเมืองฮิปฮอร์คัสใช้รูปทรงเรขาคณิตเล็ก ๆ เพื่อคำนวณระยะทางภายใน 7% ของมูลค่าปัจจุบันของวันนี้ - ไม่เลวเลย!
เมื่อระยะทางถึงดวงจันทร์เป็นที่ทราบกันแล้วเวทีแห่งนี้จึงถูกจัดเตรียมไว้สำหรับนักดาราศาสตร์ชาวกรีกอีกคนหนึ่งคืออริสทาร์คัสเพื่อใช้แทงครั้งแรกเพื่อกำหนดระยะทางจากดวงอาทิตย์ Aristarchus ตระหนักว่าเมื่อดวงจันทร์ครึ่งดวงสว่างอย่างแน่นอนมันก็ก่อตัวเป็นรูปสามเหลี่ยมมุมฉากกับโลกและดวงอาทิตย์ ตอนนี้รู้ระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์สิ่งที่เขาต้องการคือมุมระหว่างดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ในขณะนี้เพื่อคำนวณระยะทางของดวงอาทิตย์ มันเป็นเหตุผลที่ยอดเยี่ยมบ่อนทำลายโดยการสังเกตไม่เพียงพอ กับอะไร แต่ดวงตาของเขาที่จะไป Aristarchus ประมาณมุมนี้จะเป็น 87 องศาไม่ชะมัดห่างไกลจากมูลค่าที่แท้จริงของ 89.83 องศา แต่เมื่อระยะทางที่เกี่ยวข้องเป็นอย่างมากข้อผิดพลาดเล็ก ๆ สามารถขยายได้อย่างรวดเร็ว ผลลัพธ์ของเขาถูกปิดลงด้วยปัจจัยมากกว่าหนึ่งพัน
ในอีกสองพันปีถัดไปการสังเกตที่ดีกว่าที่ใช้กับวิธีการของอริสทาร์คัสจะทำให้เรามีคุณค่าที่แท้จริงภายใน 3 หรือ 4 เท่า แล้วเราจะปรับปรุงให้ดีขึ้นได้อย่างไร? นอกจากนั้นก็ยังคงเป็นเพียงวิธีการหนึ่งของการวัดระยะทางโดยตรงและที่เป็นรัลแลกซ์ แต่การหา Parallax ของดวงอาทิตย์ก็ยังห่างไกลความท้าทายมากขึ้นกว่าที่ของดวงจันทร์ หลังจากที่ดวงอาทิตย์เป็นจุดเด่นหลักและความสว่างที่น่าทึ่งของมัน obliterates มุมมองใด ๆ ที่เราอาจจะมีของดาวที่แฝงตัวอยู่เบื้องหลัง เราจะทำอย่างไร
อย่างไรก็ตามในศตวรรษที่สิบแปดความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลกมีความก้าวหน้าอย่างมาก สาขาวิชาฟิสิกส์อยู่ในวัยเด็กและให้เงื่อนงำที่สำคัญ โยฮันเนสเคปเลอร์และไอแซกนิวตันแสดงให้เห็นว่าระยะทางระหว่างดาวเคราะห์ล้วนเกี่ยวข้องกัน ค้นหาหนึ่งและคุณจะรู้ว่าพวกเขาทั้งหมด แต่จะหาได้ง่ายกว่าของโลกหรือไม่ ปรากฎว่าคำตอบคือใช่ บางครั้ง หากคุณโชคดี
ที่สำคัญคือการขนส่งของดาวศุกร์ ระหว่างการขนส่งดาวเคราะห์ข้ามผ่านหน้าดวงอาทิตย์เมื่อมองจากโลก จากสถานที่ที่แตกต่างกันของดาวศุกร์จะปรากฏที่จะข้ามชิ้นส่วนขนาดใหญ่หรือเล็กของดวงอาทิตย์ เจมส์เกรกอรี่และเอดมันด์ฮัลลีย์ตระหนักว่าระยะทางจากวีนัส (และด้วยเหตุนี้ดวงอาทิตย์) อาจถูกกำหนดได้ (สนใจในความกล้าหาญของวิธีการนี้หรือไม่ NASA มีคำอธิบายที่ดีงามอยู่ที่นี่) . ตอนนี้เป็นเวลาที่ฉันมักจะพูดบางอย่างเช่น: ดูเหมือนว่าตรงไปตรงสวยใช่มั้ย? มีเพียงหนึ่งจับ ... แต่บางทีนั่นอาจไม่เป็นความจริงอีกต่อไป อัตราต่อรองถูกซ้อนทับอย่างมากกับความสำเร็จซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ถึงความสำคัญของการวัดนี้อย่างแท้จริงซึ่งทุกคนพยายามทำเช่นนั้น
ก่อนอื่นการผ่านของดาวศุกร์นั้นหายากมาก เหมือนครั้งเดียวในชีวิตที่หายาก (แม้ว่าพวกเขาจะมาเป็นคู่) ตามเวลาที่ฮัลเลย์ตระหนักว่าวิธีการนี้จะทำงานเขารู้ว่าเขาเป็นคนเก่าเกินไปที่จะมีโอกาสที่จะดำเนินการได้ตัวเอง ดังนั้นหวังว่าคนรุ่นต่อไปจะทำหน้าที่นี้เขาจึงเขียนคำแนะนำเฉพาะเกี่ยวกับวิธีการสังเกตการณ์ เพื่อให้ผลลัพธ์ที่ได้มีความแม่นยำที่ต้องการเวลาของการขนส่งจะต้องวัดลงไปที่สอง เพื่อให้มีการแยกระยะทางขนาดใหญ่สถานที่สังเกตการณ์จะต้องอยู่ที่ไกลสุดของโลก และเพื่อให้มั่นใจว่าสภาพอากาศที่มีเมฆมากไม่ทำลายโอกาสแห่งความสำเร็จผู้สังเกตการณ์จะต้องมีที่ตั้งทั่วโลก พูดคุยเกี่ยวกับกิจการขนาดใหญ่ในยุคที่การเดินทางข้ามทวีปอาจใช้เวลาหลายปี
แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้นักดาราศาสตร์ในฝรั่งเศสและอังกฤษก็ตัดสินใจว่าพวกเขาจะเก็บรวบรวมข้อมูลที่จำเป็นในระหว่างการเคลื่อนย้าย 1761 อย่างไรก็ตามในเวลานั้นสถานการณ์ยิ่งเลวร้ายลงไปอีก: อังกฤษและฝรั่งเศสมีส่วนเกี่ยวข้องในสงครามเจ็ดปี การเดินทางทางทะเลเกือบจะเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตามความพยายามยังคงอยู่ แม้ว่าผู้สังเกตการณ์ไม่ได้ทุกคนที่ประสบความสำเร็จ (เมฆบล็อกบางเรือรบอื่น ๆ ) เมื่อรวมกับข้อมูลที่เก็บรวบรวมในระหว่างการขนส่งอีกแปดปีต่อมากิจการที่ได้รับการประสบความสำเร็จ นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Jerome Lalande รวบรวมข้อมูลทั้งหมดและคำนวณระยะทางที่แม่นยำเป็นครั้งแรกกับดวงอาทิตย์: 153 ล้านกิโลเมตรดีถึงภายในสามเปอร์เซ็นต์ของมูลค่าที่แท้จริง!
โดยย่อ: หมายเลขที่เรากำลังพูดถึงที่นี่เรียกว่าโลก แกนกึ่งหลักหมายความว่าเป็นระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ เนื่องจากวงโคจรของโลกไม่ได้รอบอย่างสมบูรณ์แบบเราจึงเข้าใกล้จริง ๆ ประมาณ 3% และไกลออกไปตลอดหนึ่งปี นอกจากนี้เช่นเดียวกับตัวเลขจำนวนมากในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่คำจำกัดความที่เป็นทางการของหน่วยดาราศาสตร์ได้ถูกเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ในปี 2012 นั้น 1 AU = 149,597,870,700 เมตรโดยไม่คำนึงว่าเราจะพบว่าแกนกึ่งโลกของโลกนั้นแตกต่างกันเล็กน้อยในอนาคตหรือไม่
เนื่องจากการสังเกตการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการขนส่งดาวศุกร์เราได้ปรับปรุงความรู้ของเราเกี่ยวกับระยะทางโลก - ดวงอาทิตย์อย่างมาก นอกจากนี้เรายังใช้เพื่อปลดล็อคความเข้าใจในความกว้างใหญ่ของจักรวาล เมื่อเรารู้ว่าวงโคจรของโลกมีขนาดใหญ่เพียงใดเราสามารถใช้พารัลแลกซ์เพื่อวัดระยะทางกับดาวดวงอื่นโดยทำการสำรวจระยะห่างออกไปหกเดือน (เมื่อโลกเดินทางไปอีกด้านหนึ่งของดวงอาทิตย์เป็นระยะทาง 2 AU!) . สิ่งนี้เผยให้เห็นเอกภพที่ทอดยาวไปเรื่อย ๆ และในที่สุดก็จะนำไปสู่การค้นพบว่าจักรวาลของเรามีอายุพันล้านปี ไม่เลวเลยที่ถามคำถามตรงไปตรงมา!
