Astronomische Einheit

Ein direkter Vorläufer der astronomischen Einheit findet sich direkt in den Beweisen von Nikolaus Kopernikus (auch bekannt als „Kopernikus“)für sein heliozentrisches System im sechzehnten Jahrhundert. In Band V seines Buches De Revolutionibus Orbium Coelestium (1543) berechnete er mit Hilfe der Trigonometrie die relativen Abstände zwischen den damals bekannten Planeten und der Sonne, basierend auf der Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Durch Messen der Winkel zwischen der Erde, dem Planeten und der Sonne zu Zeiten, in denen sie einen rechten Winkel bilden, ist es möglich, die Entfernung zwischen Sonne und Planet in astronomischen Einheiten zu erhalten. Dies war eine seiner Demonstrationen, um zu beweisen, dass sich Planeten, einschließlich der Erde, um die Sonne drehten (Heliozentrismus), wobei Ptolemäus ‚Modell verworfen wurde, dass die Erde das Zentrum war, um das sich die Planeten und die Sonne drehten (Geozentrismus). Er etablierte damit die erste relative Skala des Sonnensystems, wobei er den Abstand zwischen Erde und Sonne als Muster verwendete.

Anschließend Johannes Kepler, basierend auf den sorgfältigen Beobachtungen von Tycho Brahe, Er etablierte die Gesetze der Planetenbewegung, die zu Recht als „Keplers Gesetze“ bekannt sind.“ Das dritte dieser Gesetze bezieht die Entfernung jedes Planeten zur Sonne auf die Zeit, die für die Umlaufbahn benötigt wird (d. H. Die Umlaufzeit), und legt infolgedessen eine verbesserte relative Skala für das Sonnensystem fest: Zum Beispiel reicht es aus zu messen, wie viele Jahre Saturn benötigt, um die Sonne zu umkreisen, um zu wissen, wie weit Saturn von der Sonne in astronomischen Einheiten entfernt ist. Kepler schätzte mit sehr guter Präzision die Größen der Planetenbahnen; zum Beispiel stellte er den Abstand zwischen Merkur und der Sonne auf 0, 387 astronomische Einheiten (der korrekte Wert ist 0, 389) und den Abstand von Saturn zur Sonne auf 9, 510 astronomische Einheiten (der korrekte Wert ist 9, 539) ein. Weder Kepler noch seine Zeitgenossen wussten jedoch, wie viel diese astronomische Einheit wert war, und ignorierten daher den tatsächlichen Umfang des bekannten Planetensystems, das sich dann auf den Saturn erstreckte.

Basierend auf Keplers Gesetzen reichte es aus, die Entfernung eines Planeten zur Sonne oder zur Erde zu messen, um die astronomische Einheit zu kennen. Im Jahr 1659 maß Christian Huygens den Winkel, der den Mars am Himmel begrenzt, und schätzte, indem er dem Durchmesser dieses Planeten einen Wert zuschrieb, dass die astronomische Einheit 160 Millionen Kilometer betragen muss, dh siebenmal größer als die von Kepler geschätzte, aber tatsächlich weniger als 10% über dem tatsächlichen Wert. Diese Messung wurde jedoch nicht akzeptiert, da, wie Huygens selbst anerkannte, alles von dem Wert abhing, den man der Größe des Mars zuschrieb. Interessanterweise vermutete Huygens mit bemerkenswerter Genauigkeit die Größe des Mars.

Es war eine andere zuverlässigere Methode bekannt, die jedoch sehr schwierige Messungen erforderte: die Parallaxenmethode. Wenn zwei Personen in entfernten Punkten der Erde befinden, sagen wir, in Paris (Frankreich) und Cayenne (Französisch-Guayana), beobachten gleichzeitig die Position eines Planeten am Himmel relativ zu den Hintergrundsternen, seine Messungen ergeben einen kleinen Unterschied, der dem Winkel von subtendería entspricht die Linie Paris-Cayenne vom Planeten aus gesehen. Wenn Sie diesen Winkel und die Entfernung Paris-Cayenne kennen, können Sie den Wert der astronomischen Einheit ableiten. In der Praxis gab es drei Schwierigkeiten: Erstens waren Entfernungen auf der Erde nicht bekannt; zweitens war die Messung der Zeit nicht genau genug, um gleichzeitige Messungen zwischen sehr entfernten Punkten zu ermöglichen; und drittens musste die Messung der scheinbaren Position des Planeten am Himmel sehr genau sein. Es dauerte mehr als ein halbes Jahrhundert, bis es möglich war, die Parallaxe eines Planeten zu messen: 1672 reiste Jean Richer nach Cayenne, um die Position des Mars am Himmel zu messen, während seine Kollegen in Paris dasselbe taten. Richer und seine Kollegen schätzten den Wert auf 140 Millionen Kilometer.

Mit der Zeit wurden Methoden entwickelt, die eine genauere und zuverlässigere Schätzung der astronomischen Einheit ermöglichen; Insbesondere die vom schottischen Mathematiker James Gregory und vom britischen Astronomen Edmund Halley (der gleiche des Kometen) vorgeschlagene basiert auf Messungen des Transits von Venus oder Merkur auf der Sonnenscheibe und wurde bis zum frühen zwanzigsten Jahrhundert verwendet. Zeitgenössische Messungen werden mit Laser- oder Radartechniken durchgeführt und ergeben den Wert 149 597 870 km mit einem offensichtlichen Fehler von ein oder zwei Kilometern.