¿QUé ES UNA UNIDAD ASTRONóMICA?

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Cuando se trata de lidiar con el cosmos, a los humanos nos gusta poner las cosas en términos familiares. Al examinar los exoplanetas, los clasificamos en función de sus similitudes con los planetas de nuestro propio Sistema Solar, es decir, terrestres, gigantes gaseosos, del tamaño de la Tierra, del tamaño de Júpiter, del tamaño de Neptuno, etc. Y al medir distancias astronómicas, hacemos mucho mismo.

Por ejemplo, uno de los medios más utilizados para medir distancias a través del espacio se conoce como Unidad Astronómica (UA). Basado en la distancia entre la Tierra y el Sol, esta unidad permite a los astrónomos caracterizar las grandes distancias entre los planetas solares y el Sol, y entre los planetas extrasolares y sus estrellas.

Definición:

Según la convención astronómica actual, una sola Unidad Astronómica equivale a 149,597,870.7 kilómetros (o 92,955,807 millas). Sin embargo, esta es la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, ya que esa distancia está sujeta a variación durante el período orbital de la Tierra. En otras palabras, la distancia entre la Tierra y el Sol varía en el transcurso de un solo año.

Durante el transcurso de un año, la Tierra va desde una distancia de 147,095,000 km (91,401,000 mi) desde el Sol en el perihelio (su punto más cercano) hasta 152,100,000 km (94,500,000 mi) en un afelio (su punto más alejado) - o desde una distancia de 0.983 AU a 1.016 AU.

Historia del desarrollo:

El primer ejemplo registrado de astrónomos que estiman la distancia entre la Tierra y el Sol se remonta a la antigüedad clásica. En el trabajo del siglo III a. C., Sobre los tamaños y distancias del sol y la luna - que se atribuye al matemático griego Aristarco de Samos - se estimó que la distancia era entre 18 y 20 veces la distancia entre la Tierra y la Luna.

Sin embargo, su contemporáneo Arquímedes, en su obra del siglo III a. C. Sandreckoner, También afirmó que Aristarco de Samos colocó la distancia de 10,000 veces el radio de la Tierra. Dependiendo de los valores para cualquier conjunto de estimaciones, Aristarco estaba apagado por un factor de aproximadamente 2 (en el caso del radio de la Tierra) a 20 (la distancia entre la Tierra y la Luna).

El texto matemático chino más antiguo: el tratado del siglo I a. C. conocido como Zhoubi Suanjing- también contiene una estimación de la distancia entre la Tierra y el Sol. Según el tratado anónimo, la distancia podría calcularse realizando mediciones geométricas de la longitud de las sombras del mediodía creadas por objetos espaciados a distancias específicas. Sin embargo, los cálculos se basaron en la idea de que la Tierra era plana.

El famoso matemático y astrónomo Ptolemy del siglo II d. C. se basó en cálculos trigonométricos para obtener una estimación de distancia equivalente a 1210 veces el radio de la Tierra. Utilizando registros de eclipses lunares, estimó el diámetro aparente de la Luna, así como el diámetro aparente del cono de sombra de la Tierra atravesado por la Luna durante un eclipse lunar.

Usando el paralaje de la Luna, también calculó los tamaños aparentes del Sol y la Luna y concluyó que el diámetro del Sol era igual al diámetro de la Luna cuando este último estaba a su mayor distancia de la Tierra. A partir de esto, Ptolomeo llegó a una relación de distancia solar a lunar de aproximadamente 19 a 1, la misma cifra derivada por Aristarco.

Durante los próximos mil años, las estimaciones de Ptolomeo de la distancia Tierra-Sol (al igual que la mayoría de sus enseñanzas astronómicas) seguirán siendo canon entre los astrónomos medievales europeos e islámicos. No fue hasta el siglo XVII que los astrónomos comenzaron a reconsiderar y revisar sus cálculos.

Esto fue posible gracias a la invención del telescopio, así como a las Tres Leyes de Movimiento Planetario de Kepler, que ayudaron a los astrónomos a calcular las distancias relativas entre los planetas y el Sol con mayor precisión. Al medir la distancia entre la Tierra y los otros planetas solares, los astrónomos pudieron realizar mediciones de paralaje para obtener valores más precisos.

En el siglo XIX, las determinaciones de aproximadamente la velocidad de la luz y la constante de la aberración de la luz dieron como resultado la primera medición directa de la distancia Tierra-Sol en kilómetros. En 1903, el término "unidad astronómica" se utilizó por primera vez. Y a lo largo del siglo XX, las mediciones se volvieron cada vez más precisas y sofisticadas, gracias en parte a observaciones precisas de los efectos de la Teoría de la Relatividad de Einstein.

Uso moderno:

En la década de 1960, el desarrollo de mediciones de radar directo, telemetría y la exploración del Sistema Solar con sondas espaciales condujeron a mediciones precisas de las posiciones de los planetas internos y otros objetos. En 1976, la Unión Astronómica Internacional (IAU) adoptó una nueva definición durante su 16ª Asamblea General. Como parte de su Sistema de Constantes Astronómicas, la nueva definición establece:

“La unidad astronómica de longitud es la longitud (A) para la cual la constante gravitacional gaussiana (k) toma el valor 0.01720209895 cuando las unidades de medida son las unidades astronómicas de longitud, masa y tiempo. Las dimensiones de k² son las de la constante de gravitación (G), es decir, L³M^-1T^–². El término "distancia unitaria" también se usa para la longitud A ".

En respuesta al desarrollo de mediciones hiperprecisas, el Comité Internacional de Pesos y Medidas (CIPM) decidió modificar el Sistema Internacional de Unidades (SI) en 1983. De acuerdo con esto, redefinieron el medidor para ser medido en términos de La velocidad de la luz en el vacío.

Sin embargo, en 2012, la IAU determinó que la igualación de la relatividad hacía que la medición de las UA fuera demasiado compleja y redefinió la unidad astronómica en términos de metros. De acuerdo con esto, una sola UA es igual a 149597870.7 km exactamente (92.955807 millones de millas), 499 segundos luz, 4.8481368 × 10^-6 de un parsec, o 15.812507 × 10^-6 de un año luz.

Hoy, la UA se usa comúnmente para medir distancias y crear modelos numéricos para el Sistema Solar. También se utiliza al medir sistemas extrasolares, calcular la extensión de las nubes protoplanetarias o la distancia entre los planetas extrasolares y su estrella madre. Al medir distancias interestelares, las UA son demasiado pequeñas para ofrecer mediciones convenientes. Como tal, se confía en otras unidades, como el parsec y el año luz.

El Universo es un lugar enorme, y medir incluso nuestro pequeño rincón produce algunos resultados asombrosos. Pero, como siempre, preferimos expresarlos de manera que sean tan familiares y fáciles de relacionar.

Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre distancias en el Sistema Solar aquí en la revista Space. Aquí está ¿Cuán lejos están los planetas del Sol ?, ¿Qué tan lejos está Mercurio del Sol ?, ¿Qué tan lejos está Venus del Sol ?, ¿Qué tan lejos está la Tierra del Sol ?, ¿Qué tan lejos está Marte del Sol ?, ¿Qué tan lejos está ¿Júpiter del sol ?, ¿qué tan lejos está Saturno del sol ?, ¿qué tan lejos está Urano del sol ?, ¿qué tan lejos está Neptuno del sol ?, ¿qué tan lejos está Plutón del sol?

Si desea obtener más información sobre la órbita de la Tierra, consulte la página de Exploración del Sistema Solar de la NASA.

También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast dedicado a la medición de distancias en astronomía. Escucha aquí, Episodio 10: Medir la distancia en el universo.

Fuentes: