Ou: o que é uma unidade astronômica?

A Terra orbita o Sol a uma média de 92.955.807 milhas (149.597.870 quilômetros). A distância da Terra ao sol também é chamada de unidade astronômica, ou UA, que é usada para medir distâncias em todo o sistema solar. 

A distância média entre a Terra e o sol é uma unidade astronômica. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech

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O DESAFIO DAS ÓRBITAS ELÍPTICAS

A UA é a distância média da Terra ao sol. A Terra faz uma volta completa em torno do Sol a cada 365,25 dias - um ano. 

No entanto, a órbita da Terra não é um círculo perfeito; tem a forma mais oval ou elíptica. Ao longo de um ano, a Terra se move às vezes para mais perto do sol e às vezes para longe dele, de acordo com a NASA. 

A maior aproximação da Terra ao sol, chamada periélio, ocorre no início de janeiro e tem cerca de 91 milhões de milhas (146 milhões de km), pouco menos de 1 UA. O mais distante do sol que a Terra chega é chamado afélio. Ela chega no início de julho e tem cerca de 94,5 milhões de milhas (152 milhões de km), pouco mais de 1 UA.

OS VELHOS CÁLCULOS

Historicamente, a primeira pessoa a medir a distância ao sol foi o astrônomo grego Aristarco por volta do ano 250 aC Ele usou as fases da lua para medir os tamanhos e distâncias do sol e da lua. 

Durante a meia-lua, os três corpos celestes devem formar um ângulo reto. Ao medir o ângulo da Terra entre o sol e a lua, ele determinou que o sol estava 19 vezes mais longe do planeta que a lua e, portanto, 19 vezes maior. Na verdade, o sol é cerca de 400 vezes maior que a lua.

"A medição de Aristarco provavelmente estava errada porque, primeiro, é difícil determinar os centros exatos do sol e da lua e, segundo, é difícil saber exatamente quando a lua está meio cheia", de acordo com o site de astronomia da Universidade Cornell.

Embora impreciso, Aristarco forneceu uma compreensão simples dos tamanhos e distâncias dos três corpos, o que o levou a concluir que a Terra gira em torno do Sol, cerca de 1.700 anos antes de Nicolaus Copérnico propor seu modelo heliocêntrico do sistema solar.

Em 1653, o astrônomo Christiaan Huygens calculou a distância da Terra ao sol. Ele usou as fases de Vênus para encontrar os ângulos em um triângulo Vênus-Terra-Sol. Por exemplo, quando Vênus parece meio iluminado pelo sol, os três corpos formam um triângulo retângulo da perspectiva da Terra. 

Adivinhando (corretamente, por acaso) o tamanho de Vênus, Huygens foi capaz de determinar a distância de Vênus à Terra, e sabendo dessa distância, mais os ângulos feitos pelo triângulo, ele foi capaz de medir a distância até o sol. No entanto, como o método de Huygens era parcialmente adivinhação e não totalmente fundamentado cientificamente, ele geralmente não recebe o crédito.

Em 1672, Giovanni Cassini usou um método envolvendo paralaxe, ou diferença angular, para encontrar a distância a Marte e ao mesmo tempo calcular a distância ao sol. Ele enviou um colega, Jean Richer, para a Guiana Francesa enquanto ele permaneceu em Paris. Eles mediram a posição de Marte em relação às estrelas de fundo e triangularam essas medições com a distância conhecida entre Paris e a Guiana Francesa. Assim que obtiveram a distância até Marte, eles também puderam calcular a distância até o sol. Como seus métodos eram mais científicos, ele geralmente recebe o crédito.

"Expressar distâncias na unidade astronômica permitiu aos astrônomos superar a dificuldade de medir distâncias em alguma unidade física", disse a astrônoma Nicole Capitaine, da Universidade de Paris. "Essa prática foi útil por muitos anos, porque os astrônomos não eram capazes de fazer medições de distância no sistema solar com a mesma precisão com que mediam ângulos."

UMA NOVA DEFINIÇÃO

Com o advento da espaçonave e do radar, surgiram métodos mais precisos para fazer uma medida direta da distância entre a Terra e o sol. A definição de UA tinha sido "o raio de uma órbita newtoniana circular imperturbada em torno do sol de uma partícula com massa infinitesimal, movendo-se com um movimento médio de 0,01720209895 radianos por dia (conhecida como constante gaussiana)." 

Além de tornar as coisas desnecessariamente difíceis para os professores de astronomia, essa definição na verdade não combinava com a relatividade geral. Usando a antiga definição, o valor da UA mudaria dependendo da localização de um observador no sistema solar. Se um observador em Júpiter usasse a velha definição para calcular a distância entre a Terra e o Sol, a medição variaria de uma feita na Terra em cerca de 1.000 metros (3.280 pés).

Além disso, a constante gaussiana depende da massa do sol, e como o sol perde massa à medida que irradia energia, o valor da UA estaria mudando junto com ele.

A União Astronômica Internacional votou em agosto de 2012 para alterar a definição da unidade astronômica para um número bem antigo: 149.597.870.700 metros. A medição é baseada na velocidade da luz, uma distância fixa que nada tem a ver com a massa do sol. Um metro é definido como a distância percorrida pela luz no vácuo em 1/299.792.458 de segundo.

"A nova definição é muito mais simples do que a antiga", disse o astrônomo Sergei Klioner, da Universidade Técnica de Dresden, na Alemanha. Klioner e Capitaine faziam parte do grupo da União Astronômica Internacional que trabalhou para refinar a definição.

EM TODO O SISTEMA SOLAR

Renderização artística do Cinturão de Kuiper e da Nuvem de Oort. Crédito da imagem: NASA

O sol está no coração do sistema solar. Todos os corpos do sistema solar - planetas, asteroides, cometas, etc... - giram em torno dele em várias distâncias. 

Mercúrio, o planeta mais próximo do sol, chega a cerca de 29 milhões de milhas (47 milhões de km) em sua órbita elíptica, enquanto os objetos na Nuvem de Oort, a casca gelada do sistema solar, são pensados para se situar até 9,3 trilhões de milhas ( 15 trilhões de km).

Todo o resto fica no meio. Júpiter, por exemplo, está a 5,2 UA do sol. Netuno está a 30,07 UA do sol. 

A distância até a estrela mais próxima, Proxima Centauri, é de cerca de 268.770 UA, de acordo com a NASA. No entanto, para medir distâncias mais longas, os astrônomos usam anos-luz, ou a distância que a luz viaja em um único ano terrestre, que é igual a 63.239 UA. Então Proxima Centauri está a cerca de 4,25 anos-luz de distância.

Artigo atualizado em agosto de 2021 por Meghan Bartels.

RECURSOS ADICIONAIS

• O folheto informativo da NASA fornece estatísticas básicas sobre nossa estrela.
• Visite a página de exploração do sistema solar da NASA sobre o sol para obter detalhes científicos e de missões.
• Explore distâncias cósmicas com a NASA.

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Referência:

SHARP, Tim. How far is Earth from the sun? Space, 14, ago. 2021. Disponível em: <https://www.space.com/17081-how-far-is-earth-from-the-sun.html>. Acesso em: 21, ago. 2021.