Unidade astronômica
Unidade astronômica (AU ou au) , uma unidade de comprimento efetivamente igual à média, ou média, distância entre terra e a sol , definido como 149.597.870,7 km (92.955.807,3 milhas). Alternativamente, pode ser considerado o comprimento do semieixo maior - ou seja, o comprimento da metade do diâmetro máximo - da órbita elíptica da Terra em torno do Sol. A unidade astronômica fornece uma maneira conveniente de expressar e relacionar distâncias de objetos no sistema solar e de realizar vários cálculos astronômicos. Por exemplo, afirmar que o planeta Júpiter está a 5,2 UA (5,2 distâncias da Terra) do Sol e que Plutão está a quase 40 UA fornece comparações prontas das distâncias de todos os três corpos.
Em princípio, a maneira mais fácil de determinar o valor da unidade astronômica teria sido medir a distância Terra-Sol diretamente por meio do método da paralaxe. Nesta abordagem, dois observadores estacionados nas extremidades de uma linha de base longa e conhecida com precisão - idealmente, uma linha de base tão longa quanto o diâmetro da Terra - registrariam simultaneamente a posição do Sol contra o fundo essencialmente imóvel das estrelas distantes. A comparação das observações revelaria uma mudança aparente, ou deslocamento angular (paralaxe), do Sol contra as estrelas remotas. Uma relação trigonométrica simples incorporando este valor angular e o comprimento da linha de base, então, pode ser usada para encontrar a distância Terra-Sol. Na prática, no entanto, o método não pode ser aplicado, porque o brilho intenso do Sol obscurece as estrelas de fundo necessárias para a medição de paralaxe.
No século 17, os astrônomos entendiam a geometria do sistema solar e o movimento dos planetas bem o suficiente para desenvolver um modelo proporcional de objetos em órbita ao redor do Sol, um modelo que era independente de uma escala particular. Para estabelecer a escala de todas as órbitas e determinar a unidade astronômica, tudo o que era necessário era uma medição precisa da distância entre quaisquer dois objetos em um determinado instante. Em 1672, o astrônomo francês nascido na Itália Gian Domenico Cassini fez uma estimativa razoavelmente próxima da unidade astronômica com base na determinação do deslocamento paralaxe do planeta Março - e, portanto, sua distância da Terra. 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 paralaxe do asteróide Eros, ao se aproximar da Terra, produziu o que na época era um valor muito preciso para a unidade astronômica. Os astrônomos, então, refinaram ainda mais seus conhecimentos sobre as dimensões do sistema solar e o valor da unidade astronômica por meio de uma combinação de radar variando de Mercúrio , Vênus e Marte; laser variação da Lua (fazendo uso de refletores de luz deixados na superfície lunar pelos astronautas da Apollo); e o tempo dos sinais retornados da espaçonave à medida que orbitam ou passam perto de objetos no sistema solar.
Em 1976, a União Astronômica Internacional (IAU) definiu a unidade astronômica como a distância do Sol na qual uma partícula sem massa em uma órbita circular teria um período de um ano. Esta definição baseou-se apenas em um newtoniano modelo do sistema solar. No entanto, tal definição se mostrou difícil de implemento dentrorelatividade geral, em que diferentes valores da unidade astronômica foram obtidos dependendo do quadro de referência de um observador. Através da terceira lei do 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 por se tornar 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 IAU fixou a unidade astronômica em 149.597.870,7 km.
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