Siden 2012 har den astronomiske enheten ikke blitt målt — den har blitt fastsatt ved vedtak. Astronomer sluttet å jage en stadig mer presis verdi for gjennomsnittsavstanden mellom jorden og solen, og fastsatte den rett og slett til 149 597 870 700 meter, punktum. Det er den underlige avslutningen på en gåte folk begynte å grave i for mer enn to årtusener siden.
Den astronomiske enheten er en av astronomiens grunnleggende målestokker, en erstatning for avstander i solsystemet som ellers ville druknet i nuller. Å få fastslått riktig verdi tok observatører gjennom antikkens geometri, en flamsk astronom som gjorde om hundre år gamle beregninger, en sjelden planetpassering observert fra motsatte sider av jorden, og til slutt en forbipasserende asteroide. Historien nedenfor viser hvordan et tall som i dag behandles som en fast konstant, gjennom det meste av sin historie var en av de vanskeligste tingene på himmelen å fastslå.
En avstand fastsatt ved definisjon, ikke ved måling
I dag er den astronomiske enheten definert som en lengde lik nøyaktig 149 597 870 700 meter — uten feilmargin, uten usikkerhet. Før omdefineringen i 2012 ble den forstått løsere: gjennomsnittet av jordens nærmeste og fjerneste punkt fra solen i løpet av et år, et tall som endret seg litt hver gang målemetodene ble bedre.
Denne eldre, fysisk forankrede versjonen er også grunnen til at enheten dukker opp i en diskusjon om lys. I henhold til IAUs standard fra 2009 trenger en lysstråle 499,0047838061 sekunder — litt over 8 minutter og 19 sekunder — for å krysse én astronomisk enhet. Å fastsette enhetens meterverdi ved vedtak, i stedet for ved observasjon, betydde at reisetiden endelig kunne oppgis med ti desimaler i stedet for å jage et bevegelig mål i det uendelige.
Antikkens geometri, århundrer med korrigering
Det tidligste kjente forsøket på å beregne avstanden mellom jorden og solen er påfallende gammelt. Rundt 280 fvt. målte Aristarkos vinkelen mellom månen, jorden og solen i det nøyaktige øyeblikket månen viste første kvarter, og brukte deretter denne vinkelen til å regne ut hvor langt unna solen måtte være. Geometrien bak metoden var solid; instrumentene fra den tiden var det ikke, og den resulterende avstanden ble langt unna virkeligheten.
Det tok lang tid før noen for alvor utfordret denne feilen. I 1635 gjentok den flamske astronomen Godefroy Wendelin Aristarkos' observasjon og fant at Ptolemaios' tall var minst elleve ganger for lavt. Noen tiår senere falt to biter til på plass: i 1669 kom Jean Picard fram til en pålitelig måling av jordens egen radius, og satte den til 3 269 000 toiser, og i 1676 viste astronomen Ole Rømer at lys selv bruker målbar tid på å bevege seg — en oppdagelse så nyttig at astronomer begynte å beskrive avstanden mellom solen og jorden i lysminutter, en vane som festet seg.
Først navnet, så finjusteringen
For et begrep astronomer hadde støttet seg på siden antikken, kom betegnelsen overraskende sent: begrepet «astronomisk enhet» ble først brukt i 1848.
Verdien bak dette navnet ble stadig finjustert helt inn i det tjuende århundre. Et særlig nyttig dytt kom fra en forbipasserende romstein: astronomer brukte den nyoppdagede jordnære asteroiden 433 Eros, og dens nære passering av jorden i 1900-1901, til å skjerpe parallaksemålingene og forbedre den astronomiske enhetens tall betraktelig.
Venus krysser solen
Atskilt fra jakten på asteroiden ble en tilbakevendende himmelhendelse astronomenes favorittverktøy for å fastslå enheten: en venuspassasje, når planeten krysser rett foran solen sett fra jorden. Etter at astronomer ble klar over disse passasjene i 1631, fortsatte deres sjeldenhet — og potensialet for å hjelpe til med å måle solsystemet — å trekke ekspedisjoner til dem i århundrer.
Den første som faktisk registrerte en, var den engelske astronomen Jeremiah Horrocks, som observerte solen fra hjemmet sitt i Much Hoole 4. desember 1639. Mer enn et århundre senere ga passasjen i 1761 sitt eget gjennombrudd: den russiske forskeren Mikhail Lomonosov, som observerte fra Det keiserlige vitenskapsakademiet i St. Petersburg, er skikkelsen som lenge har blitt kreditert for å ha oppdaget at Venus i det hele tatt har en atmosfære.
Venuspassasjer inntreffer i en uregelmessig rytme snarere enn etter en fast tidsplan, noe som delvis forklarer hvorfor en utstilling ved Smithsonian bygde historien sin rundt dem: den markerte den sjette observerte passasjen, som fant sted i juni 2004, som det siste innslaget i en jakt som hadde pågått i århundrer.
Newcomb-tallene
Den amerikanske astronomen Simon Newcomb angrep dette spørsmålet fra to forskjellige retninger, og begge resultatene er verdt å kjenne til. Ved å gå gjennom eldre data om solparallakse, kom han fram til en verdi på 8″,87 — et tall samtidige vurderte som langt mer pålitelig enn en konkurrerende beregning av Powalky. Med en annen tilnærming til problemet samlet Newcomb også observasjonsdata fra de fire siste venuspassasjene og kom fram til en jord-sol-avstand på 149,59 pluss eller minus 0,31 millioner kilometer, et område som allerede omfattet verdien astronomer bruker i dag.
Jordens egen bane, målt i AE
Den astronomiske enheten er til syvende og sist en beskrivelse av jordens egen bane, så det er verdt å se nærmere på selve banen. Jordens bane holder den i gjennomsnitt om lag 149,60 millioner kilometer fra solen, tilsvarende omtrent 8,317 lysminutter — nært nok den definerte astronomiske enheten til at de to tallene beskriver i praksis den samme målingen.
Å tilbakelegge denne banen krever en fart de fleste objekter på jorden aldri kommer i nærheten av: planeten vår beveger seg med et gjennomsnitt på 29,78 kilometer i sekundet, raskt nok til å krysse sin egen diameter på 7 minutter og tilbakelegge hele avstanden til månen på rundt 4 timer.
Naboer nær og fjern
Da den astronomiske enheten først var fastslått, ble den den naturlige målestokken for å beskrive alt annet i solsystemet, planeter inkludert.
Jupiter, den største planeten, ligger 5,2 AE fra solen. Neptun, den fjerneste planeten, går i bane mer enn fem ganger så langt ute, ved 30 AE — en avstand som ellers ville krevd at man skrev ut jord-sol-store tall om og om igjen, planet etter planet.
Det er den stille gevinsten av en svært lang innsats: et enkelt fast tall, kommet fram til gjennom antikkens trekanter, passasjer og en streifende asteroide, som nå lar astronomer beskrive et helt solsystem i én konsistent enhet.