Heute, wenn die Astronomie wieder zum Lehrplan zurückgekehrt ist, sollte jeder Schüler (theoretisch jeder) wissen: Die Entfernung von unserem Planeten zur Sonne beträgt ungefähr 149,5 Millionen Kilometer. Diese Entfernung wird auch als astronomische Einheit bezeichnet.
Es ist jedoch klar, dass diese Antwort irgendwie eingeholt werden musste und die Astronomen mehrere Schritte unternahmen, die sich über mehr als ein Jahrtausend erstreckten. Unten - mehr über jeden Schritt.
Schritt eins - Der Atheist Aristarchus und Luna
Aristarchus von Samos lebten im 3. Jahrhundert vor Christus und waren ein wirklich herausragender Astronom. Lange vor Kopernikus baute er ein heliozentrisches Modell der Struktur der Welt. Die Länge des Jahres wurde an 365 + (1/4) + (1/1623) Tagen ziemlich genau bestimmt. Die Sonnenuhr wurde verbessert. Er versuchte auch, die Entfernung von der Erde zur Sonne und zum Mond zu messen. Aristarchus widmete dem eine ganze Abhandlung (übrigens das einzige schriftliche Werk dieses Autors, das uns überliefert ist).
Mit dem Mond kam er der richtigen Antwort ziemlich nahe: 486.400 km (nach Aristarchus 'Berechnungen), 380.000 km (durchschnittliche Entfernung nach modernen Daten). Hundert Jahre später hat übrigens ein anderer alter Astronom Hipparchus diese Zahlen geklärt. Aber mit der Sonne stellte sich heraus, dass Aristarchus ein kranker Wackel war.
Aber zuerst darüber, wie der antike griechische Astronom diese Entfernung im Allgemeinen gemessen hat. Es ist bekannt, dass manchmal Sonne und Mond gleichzeitig beobachtet werden können. Darüber hinaus gibt es Zeiten, in denen die Sonne genau die Hälfte des Mondes beleuchtet. Dann ist der Winkel "Erde-Mond-Sonne" eine gerade Linie, und indem Sie den Winkel "Mond-Erde-Sonne" unter Verwendung trigonometrischer Beziehungen messen und den Abstand Erde-Mond kennen, finden Sie den Abstand Erde-Sonne.
Aber "es war glatt auf dem Papier." Erstens musste Aristarchus den Moment einfangen, in dem genau die Hälfte des Mondes beleuchtet war, und es war fast unmöglich, dies ohne ein Teleskop zu tun. Und zweitens wieder ohne ernsthafte Messgeräte, um alle Parameter genau zu messen. Es ist nicht überraschend, dass der Grieche sich geirrt hat, und zwar sehr: Der Winkel α betrug bis zu drei Grad (in Wirklichkeit entspricht er 10 Minuten), und die Entfernung zur Sonne beträgt nur 7,5 Millionen Kilometer. Aufgrund dieser Entfernung kam Aristarchus zu dem Schluss, dass die Sonne viel größer als die Erde ist. Dies wurde zum Hauptargument seines Heliozentrismus (das größte Objekt sollte sich im Zentrum des Universums befinden).
Der Fehler bei der Bestimmung der Entfernung spielte jedoch in der Wissenschaft keine große Rolle, da Aristarchus 'Berechnungen überhaupt keine große Popularität fanden (selbst unter dem gebildeten Teil der Bevölkerung antiker Städte). Der Grund war eher politisch, der springende Punkt liegt in seinem heliozentrischen Modell des Universums. Es widersprach dem geozentrischen Modell, gefolgt vom damaligen wissenschaftlichen Konsens. Und es gibt Erwähnungen, dass sie sogar versucht haben, ihn als Atheisten vor Gericht zu bringen. Nach einiger Zeit kritisierte zuerst Hipparchus seine Ansichten, und später ignorierte Ptolemaios (dessen geozentrisches Modell Copernicus erfolgreich überlebte) die Ergebnisse von Aristarchus vollständig und trug lange Zeit zu ihrer Vergessenheit bei.
Schritt zwei - schau dir Venus an (Kepler und Horrocks)
Die Menschheit hat fast zweitausend Jahre gebraucht, um diesen nächsten Schritt in Richtung einer Antwort zu machen, aber seien wir fair, es war eine schwierige Zeit und es gab viele andere Probleme.
Zunächst musste ein anderes Objekt ausgewählt werden, auf das sie sich bei ihren Berechnungen stützen konnten. 1626 schlug der berühmte deutsche Astronom und Mathematiker Johannes Kepler Venus als Kandidaten vor. Zu diesem Zeitpunkt wussten die Astronomen bereits über ein eher seltenes astronomisches Phänomen Bescheid - den Durchgang der Venus über die Sonnenscheibe. Außerdem geschieht dies zweimal mit einem Unterschied von mehreren Jahren, und dann gibt es eine signifikante Unterbrechung. Die von Kepler vorgeschlagene Methode war wie folgt: Es ist notwendig, die Transitzeit der Venus über die Sonnenscheibe von verschiedenen Punkten auf der Erde aus zu messen. Wenn Sie diese Zeiten vergleichen, können Sie die Entfernung von der Erde zur Venus und zur Sonne ermitteln.
Dies klingt jedoch nur einfach. Zumindest musste auf dieses Phänomen gewartet werden. Es gelang dem britischen Astronomen Jeremy Horox, der mit Kepler korrespondierte und über seine Methode Bescheid wusste. Zunächst spezifizierte der Brite die Häufigkeit dieses Phänomens: Alle anderthalb Jahrhunderte tritt ein "Doppel" mit einem Unterschied von acht Jahren auf. Und der nächste sollte 1639 stattfinden. Horrocks bereitete sich auf die Veranstaltung vor und beobachtete den Himmel von seinem Haus in Mach Hole in der Nähe von Preston aus, und sein Freund tat dasselbe von Salford in der Nähe von Manchester. Zuerst schien sich das Glück von ihnen abzuwenden, da es an diesem Tag stark bewölkt war, aber eine halbe Stunde vor Sonnenuntergang teilten sich die Wolken und ein paar Astronomen schafften es, ihren Plan auszuführen. Basierend auf Beobachtungen berechnete Horrocks, dass unser Planet 95,6 Millionen km von der Sonne entfernt ist. Dies war schon viel näher an der Wahrheit, aber immer noch falsch.
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Bis zum nächsten venusianischen "Doppel" musste man anderthalb Jahrhunderte warten, und im Laufe der Zeit suchten Astronomen nach anderen Möglichkeiten, um die gewünschte Entfernung zu berechnen. Und der französische Astronom italienischer Herkunft Giovanni Domenico Cassini hatte Erfolg. In der Astronomie wurde er allgemein als talentierter Beobachter bezeichnet (zum Beispiel war er der erste, der den Großen Roten Fleck auf dem Jupiter sah). Zu diesem Zeitpunkt hatten die Astronomen bereits die Möglichkeiten erkannt, die die gleichzeitige Beobachtung desselben Objekts von weit entfernten Orten aus bietet. 1672 führte Cassini zusammen mit einem anderen französischen Astronomen, Jean Richet, ein solches Projekt durch: Das erste blieb in Paris und das zweite ging nach Südafrika, wo Frankreich seine eigenen Kolonien hatte. Sie beobachteten gleichzeitig den Mars und bestimmten bei der Berechnung der Parallaxe seine Entfernung von der Erde. Parallaxe, wenn jemand nicht weiß,Es ist die Verschiebung oder Differenz in der scheinbaren Position eines Objekts, die auf zwei verschiedenen Sichtlinien betrachtet wird. Nun, sie wussten lange Zeit, wie man die Entfernung zu einem Objekt mithilfe der Parallaxe berechnet.
Und da die relativen Verhältnisse der verschiedenen Abstände zwischen der Sonne und den Planeten bereits aus der Geometrie bekannt waren, konnte Cassini durch Berechnung des Parallaxenabstands zum Mars dasselbe für die Sonne tun. Das Ergebnis - 146 Millionen km - lag bereits sehr nahe an modernen Schätzungen. Interessanterweise war Cassini zu der Zeit, als er diese Berechnungen durchführte, ein Anhänger des geozentrischen Systems, dh er erhielt Entfernungen in der Nähe der richtigen, aber er baute die Karte des Sonnensystems auf altmodische Weise mit der Erde im Zentrum. Später gab er zu, dass Copernicus Recht hatte, aber in begrenztem Umfang.
Schritt vier - wieder Venus und Astronomen auf der ganzen Welt
In der Zwischenzeit näherte sich ein weiteres venusianisches "Doppel" (1761 und 1769) und Astronomen würden das Maximum aus diesem Ereignis herausholen. Um nicht von den Wetterbedingungen abhängig zu sein und Daten von verschiedenen Punkten der Erde zu sammeln, wurde unter der Schirmherrschaft der Französischen Akademie der Wissenschaften ein großes internationales Projekt organisiert (es gilt als fast das erste in der Geschichte). Wissenschaftliche Expeditionen zu den Beobachtungsstellen wurden vorbereitet und im Voraus gesendet. Nicht alles endete reibungslos - die Expedition nach Neuguinea wurde im Dschungel vermisst.
Insgesamt war das Projekt jedoch ein Erfolg.
Russland hat sich übrigens auch aktiv daran beteiligt. In unserem Land wurde er von einem Mann mit außergewöhnlichen Talenten und Energie geführt - Mikhailo Lomonosov (er war es übrigens, der die Atmosphäre auf der Venus entdeckte).
Lomonosov gelang es, eine Audienz bei Kaiserin Katharina II. Zu gewinnen und sie von der Bedeutung dieser Arbeit sowohl für die Wissenschaft als auch für das staatliche Prestige zu überzeugen. Nachdem Lomonosov die Unterstützung der Staatskasse erhalten hatte, konnte er 40 Beobachtungsposten auf dem Territorium des Russischen Reiches einsetzen. Catherine selbst kam zu einem von ihnen in der Nähe von St. Petersburg und schaute interessiert durch ein Teleskop.
Als Ergebnis dieser großartigen Arbeit von Astronomen auf der ganzen Welt wurde die Zahl erhalten, die heute in Lehrbüchern enthalten ist. Der Perfektion sind jedoch keine Grenzen gesetzt, und nach weiteren 150 Jahren, am 8. Dezember 1874 und am 6. Dezember 1882, wurde der nächste Durchgang der Venus über die Sonnenscheibe erneut durch wissenschaftliche Expeditionen auf der ganzen Welt beobachtet, wobei die erhaltenen Daten verfeinert wurden. Und dann wieder in den Jahren 2004 und 2012. Im Verlauf dieser Beobachtungen wurden jedoch andere nützliche Daten erhalten, aber dies ist ein anderes Thema.