Unidade Astronômica

Definição

Uma Unidade Astronômica é a distância média entre a Terra e o Sol, que é de cerca de 150 milhões de quilômetros.

As unidades astronômicas são geralmente usadas para medir distâncias dentro do nosso Sistema Solar.

Por exemplo, o planeta Mercúrio é cerca de 1/3 de uma unidade astronômica do sol, enquanto o planeta mais distante, Plutão, está a cerca de 40 unidade astronômica do sol (40 vezes mais distante do Sol do que a Terra).

O que é

Uma unidade astronômica é uma medida de distância frequentemente usada em astronomia, igual à distância entre a Terra e o Sol.

Em termos de unidades de medida mais comuns, uma unidade astronômica é igual a cerca de 150 milhões de km, ou a distância que a luz percorre em pouco mais de oito minutos.

O símbolo de unidade astronômica é mais frequentemente usado para representar a unidade astronômica, embora com menos frequência você possa ver a unidade astronômica sendo usado.

As pessoas calculam a distância entre a Terra e o Sol há bastante tempo. Muitos gregos criaram medidas, muitas vezes erradas por margens bastante enormes.

O Eusébio grego apresentou uma medida surpreendentemente próxima da medida moderna de uma unidade astronômica. Em uma de suas obras, ele estimou em 804 milhões de estádios. O estádio, uma unidade de medida grega, tem aproximadamente de 85 a 90 m, fazendo sua estimativa em algo entre 149 e 153 milhões de quilômetros.

No final do século XVII, a unidade astronômica foi oficialmente estimada em 225.308.160 quilometros usando a localização de Marte em dois pontos diferentes na órbita da Terra.

No final do século XVIII, um método foi concebido usando Vênus como ponto de medição, durante seu trânsito pela face do sol. Este método produziu uma figura muito mais precisa.

No início do século XX, um asteroide passou perto da Terra e foi calculado um valor ainda mais preciso para a unidade astronômica.

Em meados do século XX, e no século XXI, melhorias em várias tecnologias de medição permitiram a realização de medições muito mais precisas, refinando ainda mais a unidade astronômica.

Ao usar sondas espaciais e satélites, foram criadas definições modernas, com um grau de precisão muito maior do que no passado. Em 1976, a definição real da unidade astronômica foi atualizada, para obter uma medida mais sofisticada.

Talvez a definição mais precisa possa ser dada como a distância do centro exato do Sol em que uma partícula levaria um ano gaussiano (365.2568983 dias) para completar sua órbita. Se isso parece confuso, pense nisso da mesma forma que dizer que uma unidade astronômica é a distância do centro da Terra ao centro do Sol.

O número real de uma unidade astronômica produzido por essa definição e pelas medições mais modernas é de aproximadamente 149.597.870.691 km. Este valor foi adotado em 1996 e é considerado preciso dentro de cerca de 3 metros.

A unidade astronômica pode ser útil não apenas para astrônomos, mas também para pessoas normais que tentam controlar as distâncias relativas envolvidas em nossos próprios sistemas solares.

Embora as distâncias entre os planetas possam parecer grandes demais para serem controladas quando são dadas em milhas ou quilômetros, quando dadas em unidades astronômicas, fica muito mais fácil ver as relações entre eles.

Por exemplo, enquanto a Terra está, obviamente, a 1 unidade astronômica do Sol, a Lua está a apenas 0,0025 unidade astronômica da Terra.

E enquanto Júpiter, que pensamos estar bem distante, está a pouco mais de 5 unidade astronômica do Sol, Plutão fica a uns 40 a 50 unidade astronômica.

E se isso parecer um longo caminho, considere que a estrela mais próxima do nosso sistema solar está a 268.000 unidade astronômica de distância.

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 – atribuído 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 Sandreckoner do século III aC, 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 (muito parecidas com 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.

Resumo

Unidade astronômica, uma unidade de comprimento efetivamente igual à distância média ou média entre a Terra e o Sol, definida como 149.597.870,7 km.

Como alternativa, pode ser considerado o comprimento do semi-eixo maior – isto é, o comprimento da metade do diâmetro máximo – da órbita elíptica da Terra ao redor do Sol.

A unidade astronômica fornece uma maneira conveniente de expressar e relacionar distâncias de objetos no sistema solar e realizar vários cálculos astronômicos.

Por exemplo, afirmar que o planeta Júpiter está a 5,2 unidade astronômica (5,2 distâncias da Terra) do Sol e que Plutão está perto de 40 unidade astronômica fornece comparações prontas das distâncias dos três corpos.

Em princípio, a maneira mais fácil de determinar o valor da unidade astronômica seria medir a distância Terra-Sol diretamente por meio do método da paralaxe.

Nessa abordagem, dois observadores posicionados no final de uma linha de base longa e precisa – idealmente, uma linha de base com o diâmetro da Terra – registrariam simultaneamente a posição do Sol no contexto essencialmente imóvel das estrelas distantes. A comparação das observações revelaria uma aparente mudança, ou deslocamento angular (paralaxe), do Sol contra as estrelas remotas. Uma relação trigonométrica simples que incorpore esse valor angular e o comprimento da linha de base poderia ser usada para encontrar a distância Terra-Sol. Na prática, no entanto, o método não pode ser aplicado, porque o brilho intenso do Sol apaga as estrelas de fundo necessárias para a medição de paralaxe.

No século XVII, os astrônomos entendiam bem a geometria do sistema solar e o movimento dos planetas para desenvolver um modelo proporcional de objetos em órbita ao redor do Sol, um modelo independente de uma escala específica.

Para estabelecer a escala de todas as órbitas e determinar a unidade astronômica, bastava uma medição precisa da distância entre dois objetos em um dado instante.

Em 1672, o astrônomo francês Gian Domenico Cassini, nascido na Itália, fez uma estimativa razoavelmente próxima da unidade astronômica, com base na determinação do deslocamento de paralaxe do planeta Marte – e, portanto, sua distância para a Terra.

Os esforços posteriores fizeram uso de observações amplamente separadas do trânsito de Vênus através do disco do Sol para medir a distância entre Vênus e a Terra.

Em 1932, a determinação do deslocamento de paralaxe do asteroide Eros, ao aproximar-se da Terra, produziu o que na época era um valor muito preciso para a unidade astronômica.

Os astrônomos refinaram ainda mais seus conhecimentos sobre as dimensões do sistema solar e o valor da unidade astronômica por meio de uma combinação de radares de Mercúrio, Vênus e Marte; alcance a laser da Lua (utilizando refletores de luz deixados na superfície lunar pelos astronautas da Apollo); e tempo dos sinais retornados da sonda à medida que orbitam ou fazem passagens próximas de objetos no sistema solar.

Em 1976, a União Astronômica Internacional definiu a unidade astronômica como a distância do Sol em que uma partícula sem massa em uma órbita circular teria um período de um ano.

Essa definição se baseava em um modelo exclusivamente newtoniano do sistema solar.

No entanto, essa definição se mostrou difícil de implementar na relatividade geral, na qual diferentes valores da unidade astronômica foram obtidos dependendo do quadro de referência de um observador.

Através da terceira lei de movimento planetário de Kepler, a definição de 1976 também dependia da massa do Sol, que está sempre diminuindo porque o Sol brilha ao converter massa em energia.

O aumento da precisão nas medições da massa do Sol significava que a unidade astronômica acabaria se tornando uma unidade variável no tempo.

Por causa desses problemas e porque as distâncias no sistema solar eram conhecidas com tanta precisão que a unidade astronômica não era mais necessária para fornecer uma escala relativa, em 2012 a União Astronômica Internacional fixou a unidade astronômica em 149.597.870,7 km.

Esquema de órbitas do sistema solar

Fonte: coolcosmos.ipac.caltech.edu/earthsky.org/astronomy.swin.edu.au/www.wisegeek.org/www.universetoday.com/www.iau.org/in-the-sky.org/science.jrank.org