La Unidad Astronómica, la regla para medir al Sistema Solar

Uno de los problemas que ha tenido y sigue teniendo la astronomía es determinar la distancia que nos separa de los diferentes cuerpos celestes. Esta situación se origina porque cuando los observamos, miramos a los astros como si todos estuvieran en un plano único de 2 dimensiones determinado por la bóveda celeste, siendo imposible a la vista definir la profundidad de ésta, que es la tercera dimensión espacial, así que esta incapacidad se ve reflejada en nuestros mapas estelares, que representan la posición aparente que guardan entre sí las estrellas, sin que haya en ellos indicación de la distancia a la que se encuentran. En la antigüedad se pensó que todas se hallaban distribuidas sobre la superficie de una esfera que rodeaba a la Tierra, llamada “esfera de las estrellas fijas”, que se consideraba muy alejada de nosotros, pero sin tener idea real de la distancia a la que se hallaba.

Los primeros humanos que observaron con regularidad el firmamento establecieron que la Luna es el astro más cercano a la Tierra. Lo hicieron viendo que en su movimiento por el firmamento cubre a planetas y estrellas, e incluso ocasionalmente tapa al Sol, así que correctamente concluyeron que era lo más cercano en el cielo, pero no fueron capaces de determinar la distancia que nos separa de ella. Esto lo logró el astrónomo griego Aristarco de Samos, quien en el siglo III a. C., estudiando cuidadosamente la disposición en el cielo de la Tierra, el Sol y la Luna durante los eclipses lunares, estableció la distancia que nos separa de esta última, obteniendo un valor que resultó próximo al que se ha determinado en la actualidad. También determinó la distancia al Sol, pero ese valor resultó muy inferior al verdadero.

Cuando muchos siglos después Nicolás Copérnico estableció el orden correcto de los astros del sistema solar, indicó también que la distancia entre cada planeta y el Sol podía ser expresaba en términos de la que lo separa de la Tierra, pero no pudo hallar el valor de esa distancia, pues no es un parámetro que se deduzca teóricamente.

Cuando Johannes Kepler introdujo modificaciones en la teoría heliocéntrica, demostrando que las órbitas seguidas por los planetas alrededor del Sol no eran circulares sino elípticas, el desconocimiento de la distancia Tierra-Sol persistió. Los trabajos de Galileo y Newton confirmaron la validez del heliocentrismo y de las órbitas elípticas, pero tampoco pudieron dar un valor a esa distancia.

La solución a este problema fundamental de la Astronomía fue sugerida en 1716 por el astrónomo inglés Edmund Halley, quien indicó que observando en forma simultánea y desde diferentes puntos de la Tierra el paso del planeta Venus por el disco solar y midiendo con precisión el tiempo que tarda en hacerlo, podría determinarse la distancia que nos separa del Sol; cantidad que por su importancia fue llamada Unidad Astronómica (UA), pues establecido su valor, de manera relativamente fácil permitiría conocer la separación entre el Sol y cada uno de los planetas, lo que a su vez permitiría saber las dimensiones reales del sistema solar. Desde entonces fijar el valor en leguas, millas, kilómetros o cualquier otra unidad de distancia de este importante parámetro, fue una prioridad de los astrónomos.

Avance de la astronomía y de la ciencia

Desde el punto de vista observacional, realizar esas mediciones no fue sencillo, pues el primer problema que los astrónomos enfrentaron fue la periodicidad de los tránsitos venusinos, ya que son sucesos predecibles pero poco frecuentes.

Ocurren dos separados por 8 años y luego tiene que transcurrir más de un siglo para que vuelvan a suceder, sin embargo dos consecutivos no se ven en la misma zona de la Tierra, por lo que los astrónomos literalmente desde el siglo XVIII los estuvieron siguiendo a lo largo y ancho del planeta.

El primero de esa centuria sucedió en 1761 y fue visible en el norte de Europa, sobre todo en Siberia, donde fue estudiado por unos cuantos astrónomos que se desplazaron a tan inhóspita región, pero los resultados obtenidos fueron magros y no concluyentes. En junio de 1769 ocurrió el siguiente, que fue visible en extensa zona del Océano Pacífico y en parte del noroeste de América del Norte. Uno de los mejores lugares para estudiarlo fue el sur de la Península de Baja California, por lo que a esa región viajaron astrónomos franceses y españoles, que pudieron estudiarlo, pero pagaron con su vida el hacerlo, pues en San José del Cabo que fue donde instalaron sus observatorios, había en ese momento una epidemia que causó la muerte de muchos de los pobladores del lugar, incluyendo a la mayoría de aquellos intrépidos científicos.

Unos 50 kilómetros más al norte, se había instalado el astrónomo novohispano Joaquín Velázquez de León, quien pudo observar todas las fases de aquel tránsito venusino, midiendo y determinando los datos de importancia,  que junto con los que él rescato de la malograda comisión franco-española, sirvieron para hacer una estimación mejorada de la Unidad Astronómica, pues fueron utilizados y  analizados con los obtenidos por observadores que se situaron en otros sitios del planeta.

El siguiente tránsito venusino ocurrió en diciembre de 1874 y fue visible en el sureste del continente asiático. En aquella ocasión, una comisión de astrónomos mexicanos viajó hasta Japón, donde instalaron dos observatorios y pudieron observar muy bien aquel suceso, contribuyendo con sus datos a mejorar el valor de la Unidad Astronómica. En 1882 ocurrió el segundo de esos fenómenos del siglo XIX y en aquella ocasión, el tránsito fue visible desde México, por lo que observadores dispersos por muchos sitios del país, lo estudiaron, así como una comisión de astrónomos franceses, a los que se les permitió instalarse en el Fuerte de Loreto en las afueras de la ciudad de Puebla. Aunque los datos obtenidos por los observadores de aquel tránsito sirvieron para refinar el valor de la Unidad Astronómica, no se llegó a un valor definitivo, ya que la medición precisa del momento en que el planeta Venus comenzaba a verse cruzar el disco solar, así como el instante en que lo dejaba, tenían una imprecisión importante causada por el gran brillo del Sol, que impedía ver cuándo ocurrían en realidad.

Ante esa situación y buscando determinar un valor lo más preciso posible, los astrónomos buscaron otras posibilidades, encontrando que la observación del asteroide Eros, que se caracteriza por describir una órbita que lo acerca mucho a la Tierra, era mejor alternativa, así que cuando en 1901 y 1930 su órbita lo trajo a los alrededores de nuestro planeta, se le observó con mucho cuidado en un esfuerzo internacional, lo que hizo posible establecer que el valor de la Unidad Astronómica es de149 millones, 597 mil, 870 km.

Con este valor se ha determinado que Mercurio se sitúa a 0.38 UA del Sol, mientras que Venus se localiza a 0.72 UA de éste. Por definición la Tierra está a 1.0 UA del Sol, mientras que Marte gira a 1.52 UA, Júpiter a 5.20 UA, Saturno a 9.56 UA, Urano a 19.23, Neptuno a 30.10 UA y Plutón; uno de los astros conocidos más alejados del Sol, pero que se halla dentro del sistema solar, se sitúa a 39.3 UA de él. Sí todas estas cantidades las expresáramos en kilómetros, resultarían verdaderamente inmanejables por su número de cifras, por ello es que los astrónomos han recurrido a la Unidad Astronómica para poder realizar los cálculos que además de darnos una visión objetiva del tamaño del sistema planetario, ahora están permitiendo explorarlo, así que en unos cuantos siglos hemos pasado del desconocimiento total de sus dimensiones, a la etapa de los viajes interplanetarios. ¡Gran avance de la astronomía y de la ciencia!

*Instituto de Astronomía, Campus Ensenada, Universidad Nacional Autónoma de México.

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