Desde 2012, a unidade astronômica não é mais medida — é declarada. Os astrônomos deixaram de perseguir um valor cada vez mais preciso para a distância média Terra-Sol e simplesmente a fixaram em 149.597.870.700 metros, ponto final. Esse é o desfecho estranho de um enigma que as pessoas começaram a investigar há mais de dois milênios.
A unidade astronômica é uma das réguas básicas da astronomia, um substituto para as distâncias do Sistema Solar que, de outra forma, se perderiam em uma sequência de zeros. Chegar ao seu valor correto levou observadores pela geometria antiga, um astrônomo flamengo refazendo contas de séculos atrás, uma rara passagem planetária observada de lados opostos do globo e, por fim, um asteroide de passagem. A história a seguir traça como um número hoje tratado como constante fixa foi, durante a maior parte de sua história, uma das coisas mais difíceis de determinar no céu.
Uma distância fixada por definição, não por medição
Hoje a unidade astronômica é definida como um comprimento igual a exatamente 149.597.870.700 metros — sem margens de erro, sem incerteza. Antes da redefinição de 2012, ela era entendida de forma mais vaga: a média entre os pontos mais próximo e mais distante da Terra em relação ao Sol ao longo de um ano, uma cifra que mudava ligeiramente a cada melhoria na técnica de medição.
Essa versão mais antiga e fisicamente fundamentada é também o motivo pelo qual a unidade aparece em discussões sobre a luz. Segundo o padrão da IAU de 2009, um feixe de luz precisa de 499,0047838061 segundos — pouco mais de 8 minutos e 19 segundos — para cruzar uma unidade astronômica. Fixar o valor em metros da unidade por decreto, em vez de por observação, permitiu finalmente expressar o tempo de percurso com dez casas decimais, em vez de perseguir para sempre um alvo móvel.
Geometria antiga, séculos de correção
A primeira tentativa conhecida de dimensionar o vão Terra-Sol é surpreendentemente antiga. Por volta de 280 a.C., Aristarco mediu o ângulo entre a Lua, a Terra e o Sol no exato momento em que a Lua mostrava a fase de quarto crescente, e usou esse ângulo para calcular a que distância o Sol deveria estar. A geometria por trás do método era sólida; os instrumentos da época não eram, e a distância resultante ficou bem aquém da realidade.
Levou muito tempo até que alguém contestasse seriamente esse erro. Em 1635, o astrônomo flamengo Godefroy Wendelin repetiu a observação de Aristarco e constatou que a cifra de Ptolomeu estava errada por um fator de pelo menos onze. Algumas décadas depois, mais duas peças se encaixaram: em 1669, Jean Picard produziu uma medição confiável do próprio raio da Terra, situando-o em 3.269.000 toesas, e em 1676 o astrônomo Ole Rømer demonstrou que a luz leva um tempo mensurável para viajar — uma descoberta tão útil que os astrônomos passaram a descrever o vão Sol-Terra em termos de tempo de percurso da luz, hábito que permaneceu.
Batizando a régua, depois refinando-a
Para um conceito com o qual os astrônomos já contavam desde a Antiguidade, o nome surgiu surpreendentemente tarde: o termo "unidade astronômica" foi usado pela primeira vez apenas em 1848.
O valor por trás desse nome continuou sendo refinado até bem entrado o século vinte. Um impulso particularmente útil veio de uma rocha espacial de passagem: os astrônomos usaram o asteroide próximo da Terra 433 Eros, recém-descoberto, e sua aproximação da Terra em 1900-1901, para aprimorar as medições de paralaxe e refinar consideravelmente o valor da unidade astronômica.
Vênus cruza o Sol
Separadamente da caçada ao asteroide, um evento celeste recorrente se tornou a ferramenta favorita dos astrônomos para determinar a unidade: um trânsito de Vênus, quando o planeta cruza diretamente à frente do Sol visto da Terra. Desde que os astrônomos tomaram conhecimento desses trânsitos em 1631, sua raridade — e seu potencial para ajudar a medir o Sistema Solar — continuou atraindo expedições ao longo de séculos.
O primeiro a efetivamente registrar um foi o astrônomo inglês Jeremiah Horrocks, observando o Sol de sua casa em Much Hoole em 4 de dezembro de 1639. Mais de um século depois, o trânsito de 1761 produziu seu próprio avanço: o cientista russo Mikhail Lomonossov, observando da Academia Imperial de Ciências de São Petersburgo, é a figura há muito creditada por descobrir que Vênus tem uma atmosfera.
Os trânsitos de Vênus ocorrem em um ritmo irregular, não em um cronograma organizado, o que é parte do motivo pelo qual uma exposição do Smithsonian construiu sua narrativa em torno deles: ela marcou o sexto trânsito observado, ocorrido em junho de 2004, como a mais recente etapa de uma perseguição que já durava séculos.
Os números de Newcomb
O astrônomo americano Simon Newcomb abordou essa questão a partir de duas direções diferentes, e ambos os resultados merecem ser conhecidos. Trabalhando com dados mais antigos de paralaxe solar, ele deduziu um valor de 8″,87 — uma cifra que seus contemporâneos julgaram muito mais confiável do que um cálculo concorrente de Powalky. Abordando o problema de outro ângulo, Newcomb também reuniu os dados observacionais dos últimos quatro trânsitos de Vênus e chegou a uma distância Terra-Sol de 149,59 mais ou menos 0,31 milhão de quilômetros, um intervalo que já delimitava o valor que os astrônomos usam hoje.
A órbita da própria Terra, medida em UA
A unidade astronômica é, no fim das contas, uma descrição do próprio caminho da Terra, por isso vale a pena observar essa órbita diretamente. O caminho da Terra a mantém a cerca de 149,60 milhões de quilômetros do Sol em média, o equivalente a aproximadamente 8,317 minutos-luz — valor próximo o suficiente da unidade astronômica definida para que as duas cifras descrevam essencialmente a mesma medição.
Percorrer essa órbita exige uma velocidade que a maioria dos objetos na Terra nunca chega a atingir: nosso planeta se move a uma média de 29,78 quilômetros por segundo, rápido o suficiente para cruzar seu próprio diâmetro em 7 minutos e cobrir toda a distância até a Lua em cerca de 4 horas.
Vizinhos próximos e distantes
Uma vez determinada a unidade astronômica, ela se tornou a régua natural para descrever tudo o mais no Sistema Solar, planetas incluídos.
Júpiter, o maior planeta, está a 5,2 UA do Sol. Netuno, o planeta mais distante, orbita a mais de cinco vezes essa distância, a 30 UA — uma distância que, de outra forma, exigiria escrever repetidamente números do tamanho da distância Terra-Sol, planeta após planeta.
Esse é o resultado discreto de um esforço muito longo: um único número fixo, alcançado através de triângulos antigos, trânsitos e um asteroide errante, que agora permite aos astrônomos descrever todo um Sistema Solar em uma única unidade consistente.