Od roku 2012 sa astronomická jednotka nemeria — vyhlasuje sa. Astronómovia prestali honiť čoraz presnejšiu hodnotu priemernej vzdialenosti Zem-Slnko a jednoducho ju stanovili na 149 597 870 700 metrov, bodka. Taký je zvláštny záver hádanky, ktorú si ľudia začali klásť pred viac ako dvetisíc rokmi.
Astronomická jednotka je jedným zo základných meradiel astronómie, náhrada za vzdialenosti v Slnečnej sústave, ktoré by sa inak utopili v rade núl. Získanie jej správnej hodnoty viedlo pozorovateľov cez antickú geometriu, flámskeho astronóma prepočítavajúceho storočia staré výpočty, vzácny planetárny prechod pozorovaný z opačných strán zemegule a napokon okololetiaci asteroid. Nasledujúci príbeh sleduje, ako číslo, ktoré sa dnes považuje za pevnú konštantu, bolo po väčšinu svojej histórie jednou z najťažšie určiteľných vecí na oblohe.
Vzdialenosť stanovená definíciou, nie meraním
Dnes je astronomická jednotka definovaná ako dĺžka rovná presne 149 597 870 700 metrom — bez chybových odchýlok, bez neistoty. Pred redefiníciou v roku 2012 sa chápala voľnejšie: ako priemer najbližšieho a najvzdialenejšieho bodu Zeme od Slnka počas roka, číslo, ktoré sa mierne menilo s každým zlepšením meracej techniky.
Táto staršia, fyzikálne podložená verzia je aj dôvodom, prečo sa jednotka objavuje v diskusii o svetle. Podľa štandardu IAU z roku 2009 potrebuje lúč svetla 499,0047838061 sekundy — o niečo viac ako 8 minút a 19 sekúnd — na prekonanie jednej astronomickej jednotky. Stanovenie hodnoty jednotky v metroch dekrétom namiesto pozorovaním napokon umožnilo vyjadriť čas cestovania na desať desatinných miest, namiesto večného honenia pohyblivého cieľa.
Antická geometria, storočia opráv
Najstarší známy pokus odhadnúť vzdialenosť Zem-Slnko je prekvapivo starý. Okolo roku 280 pred n. l. Aristarchos zmeral uhol medzi Mesiacom, Zemou a Slnkom v presnom okamihu, keď Mesiac vykazoval fázu prvej štvrte, a potom pomocou tohto uhla vypočítal, ako ďaleko musí byť Slnko. Geometria za touto metódou bola správna; prístroje tej doby nie, a výsledná vzdialenosť sa výrazne líšila od skutočnosti.
Trvalo dlho, kým niekto túto chybu vážne spochybnil. V roku 1635 flámsky astronóm Godefroy Wendelin zopakoval Aristarchovo pozorovanie a zistil, že Ptolemaiova hodnota bola nesprávna aspoň jedenásťkrát. O niekoľko desaťročí neskôr zapadli na miesto ďalšie dva kúsky skladačky: v roku 1669 Jean Picard vypracoval spoľahlivé meranie samotného polomeru Zeme, ktorý stanovil na 3 269 000 toisov, a v roku 1676 astronóm Ole Rømer preukázal, že svetlo samo potrebuje na cestovanie merateľný čas — objav natoľko užitočný, že astronómovia začali opisovať vzdialenosť Slnko-Zem pomocou času, ktorý svetlo potrebuje na jej prekonanie, a tento zvyk sa udržal.
Pomenovanie meradla, potom jeho spresňovanie
Pre koncept, o ktorý sa astronómovia opierali už od staroveku, prišlo pomenovanie prekvapivo neskoro: pojem „astronomická jednotka“ sa prvýkrát použil až v roku 1848.
Hodnota za týmto názvom sa spresňovala až hlboko do dvadsiateho storočia. Jeden obzvlášť užitočný podnet priniesol okololetiaci vesmírny kameň: astronómovia využili novoobjavený asteroid blízko Zeme 433 Eros a jeho tesný prelet okolo Zeme v rokoch 1900 - 1901 na spresnenie paralaktických meraní a výrazné zdokonalenie hodnoty astronomickej jednotky.
Venuša prechádza cez Slnko
Oddelene od honby za asteroidom sa jednou opakujúcou sa nebeskou udalosťou stal obľúbený nástroj astronómov na určenie jednotky: prechod Venuše, keď planéta prejde priamo pred Slnkom tak, ako to vidno zo Zeme. Odkedy si astronómovia tieto prechody uvedomili v roku 1631, ich vzácnosť — a potenciál pomôcť pri meraní Slnečnej sústavy — priťahovala expedície ešte celé stáročia.
Prvým, kto skutočne jeden zaznamenal, bol anglický astronóm Jeremiah Horrocks, ktorý pozoroval Slnko zo svojho domova v Much Hoole 4. decembra 1639. O viac ako storočie neskôr priniesol prechod z roku 1761 svoj vlastný prelom: ruský vedec Michail Lomonosov, pozorujúci z Cisárskej akadémie vied v Petrohrade, je postava, ktorej sa už dlho pripisuje objav, že Venuša má atmosféru.
Prechody Venuše prichádzajú v nepravidelnom rytme, nie podľa presného harmonogramu, čo je čiastočne dôvod, prečo Smithsonovská výstava postavila svoj príbeh práve okolo nich: označila šiesty pozorovaný prechod, ktorý sa odohral v júni 2004, za najnovšiu položku v honbe trvajúcej celé stáročia.
Newcombove čísla
Americký astronóm Simon Newcomb sa touto otázkou zaoberal z dvoch rôznych smerov a oba výsledky stoja za zmienku. Pri spracovávaní starších údajov o slnečnej paralaxe odvodil hodnotu 8″,87 — číslo, ktoré jeho súčasníci považovali za oveľa spoľahlivejšie než konkurenčný výpočet Powalkého. Pri prístupe k problému z iného uhla Newcomb zhromaždil aj pozorovacie údaje z posledných štyroch prechodov Venuše a dospel k vzdialenosti Zem-Slnko 149,59 plus mínus 0,31 milióna kilometrov, čo bol rozsah, ktorý už zahŕňal hodnotu, akú astronómovia používajú dnes.
Vlastná dráha Zeme, meraná v AU
Astronomická jednotka je napokon opisom vlastnej dráhy Zeme, takže sa oplatí pozrieť sa priamo na túto obežnú dráhu. Dráha Zeme ju udržiava v priemere vo vzdialenosti asi 149,60 milióna kilometrov od Slnka, čo zodpovedá zhruba 8,317 svetelným minútam — dostatočne blízko definovanej astronomickej jednotke na to, aby obe čísla opisovali v podstate to isté meranie.
Prejsť túto dráhu si vyžaduje rýchlosť, akú väčšina objektov na Zemi nikdy nedosiahne: naša planéta sa pohybuje priemernou rýchlosťou 29,78 kilometra za sekundu, čo stačí na prekonanie vlastného priemeru za 7 minút a na prekonanie celej vzdialenosti k Mesiacu za približne 4 hodiny.
Susedia blízki a vzdialení
Keď bola astronomická jednotka raz stanovená, stala sa prirodzeným meradlom na opis všetkého ostatného v Slnečnej sústave vrátane planét.
Jupiter, najväčšia planéta, sa nachádza 5,2 AU od Slnka. Neptún, najvzdialenejšia planéta, obieha viac ako päťkrát ďalej, vo vzdialenosti 30 AU — vzdialenosť, ktorú by inak bolo treba opísať znova a znova číslami veľkosti vzdialenosti Zem-Slnko, planétu za planétou.
To je tichý výsledok veľmi dlhého úsilia: jediné pevné číslo, dosiahnuté vďaka antickým trojuholníkom, prechodom a zablúdenému asteroidu, ktoré teraz astronómom umožňuje opísať celú Slnečnú sústavu jednou konzistentnou jednotkou.