La distanza media tra la Terra e il Sole è di 149,6 milioni di km. Questa misura, detta anche Unità Astronomica, è la base per calcolare la maggior parte delle distanze astronomiche del nostro Sistema Solare e delle stelle vicine.
Le nostre missioni spaziali non raggiungerebbero mai altri pianeti, asteroidi ed eta, se non conoscessimo le loro esatte posizioni nello spazio. E questo è stato possibile solo grazie a una misurazione precisa della distanza tra la Terra e il Sole. Ma vi siete mai fermati a pensare a come è stata calcolata questa distanza?
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I primi sforzi per calcolare la distanza dal Sole furono intrapresi da Aristarco di Samo. Quasi 300 anni prima di Cristo, Aristarco aveva già calcolato la distanza dalla Luna osservando un'eclissi lunare e usando una moneta, una candela e la matematica. Più o meno nello stesso periodo, ha ideato un modo semplice per misurare la distanza tra la Terra e il Sole.
Sapendo che le fasi della Luna si verificano a causa dell'incidenza della luce solare sulla sua superficie, Aristarco concluse che, quando la Luna fosse nel primo quarto o nell'ultimo quarto, formerebbe un angolo di 90 gradi tra essa, il Sole e un osservatore qui sulla Terra Terra. Pertanto, se poteva misurare l'angolo formato tra la Luna e il Sole dalla Terra, poteva calcolare la distanza dal Sole con la trigonometria, poiché conosceva già la distanza tra la Terra e la Luna.
Il metodo di Aristarco era semplice ed elegante, ma gli strumenti di misura che aveva a disposizione all'epoca non erano così precisi. Pertanto, un piccolo errore nella misurazione ha causato un grande errore nel risultato. I suoi calcoli hanno concluso che il Sole sarebbe 19 volte più lontano della Luna, che è circa 20 volte inferiore alla distanza effettiva conosciuta oggi. Tuttavia, il suo lavoro ha cambiato i nostri concetti di distanze astronomiche. A quel tempo, si credeva che la Luna e il Sole fossero molto più piccoli e sarebbero stati molto più vicini alla Terra. Aristarco non solo dimostrò che non era proprio così, ma fu uno dei primi a difendere che la Terra orbita intorno al Sole e non viceversa.
Ci vollero più di 1800 anni prima che la teoria eliocentrica fosse nuovamente proposta da Niccolò Copernico. Durante questo periodo, anche altri astronomi tentarono di calcolare la distanza dal Sole, utilizzando metodi simili a quelli di Aristarco e risultati altrettanto imprecisi.
Finché nel 1716 l'astronomo inglese Edmond Halley propose un metodo rivoluzionario per calcolare la distanza dal Sole attraverso un transito di Venere. L'Halley in questo caso era lo stesso astronomo che scoprì che etas orbitava attorno al Sole e predisse il ritorno di una grande eta nell'anno 1758. Sfortunatamente non visse abbastanza a lungo per vedere l'eta tornare come previsto, ma in suo onore, che eta ha ricevuto il nome di "Halley".
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La proposta di Halley era di misurare la parallasse di Venere osservando il suo transito davanti al Sole da diversi punti della Terra. Conoscendo la distanza tra le due posizioni e misurando l'angolo tra gli osservatori e Venere, si potrebbe calcolare la distanza da Venere con la trigonometria. Ma cosa succede se ottieni la distanza dal Sole dalla distanza da Venere?
Ciò sarebbe facilmente risolvibile applicando le leggi del moto planetario proposte da Johannes Kepler un secolo prima. Nel suo terzo postulato, Keplero propose che il quadrato del periodo orbitale di un pianeta fosse direttamente proporzionale al cubo della sua distanza dal Sole.
Una volta conosciuti i periodi orbitali dei pianeti, Keplero calcolò le distanze relative di tutti i pianeti dal Sole. Nel caso di Venere, era già noto che questa distanza era circa 0,72 volte la distanza dalla Terra al Sole.
Grazie alla cosiddetta 3a Legge di Keplero, potremmo calcolare la distanza tra la Terra e il Sole misurando la parallasse di qualsiasi pianeta del Sistema Solare. Tuttavia, a quel tempo non esistevano orologi precisi in grado di essere sincronizzati e che consentissero di effettuare la misurazione contemporaneamente in diversi punti della Terra.
Nel 1763, Giovanni Cassini a Parigi, e il suo assistente Jean Richer nella Guyana francese, riuscirono a misurare la parallasse di Marte usando come riferimento stelle lontane e un metodo proposto da Galileo Galilei per sincronizzare i loro orologi: l'osservazione delle eclissi delle lune di Giove. Cassini ha raggiunto il valore di 140 milioni di km, un errore di solo il 7%, ma che indicava che le misurazioni dovevano essere migliorate.
Il metodo proposto da Halley era perfetto, perché non avrebbe avuto bisogno della sincronizzazione dell'orologio. È bastato misurare la durata del transito in ogni località, per dedurre la latitudine alla quale il fenomeno è stato osservato sul disco solare. Ciò si tradurrebbe in una misura con una precisione mai vista prima. Ma Halley aveva la terribile abitudine di morire prima di vedere avverate le sue previsioni. Sfortunatamente morì nel 1742, quasi 20 anni prima del successivo transito di Venere nel 1761.
Ma Halley sapeva già che non sarebbe vissuta fino al prossimo transito di Venere. Pertanto, nel 1691, portò l'idea di una cooperazione mondiale alla Royal Society di Londra per registrare il fenomeno nel 1761.
L'osservazione di quel transito di Venere nel 1761 fu una delle prime grandi mobilitazioni dell'unità scientifica. Sfortunatamente, problemi tecnici hanno impedito una misurazione precisa, cosa che è avvenuta solo più di 100 anni dopo, nel 1874 e nel 1882, comprese 3 spedizioni spagnole.
Nel 1882 la squadra spagnola guidata da Louis Cruls raggiunse la misura di 149,4 milioni di km, che è solo lo 0,1% inferiore alla distanza attualmente considerata, e fu calcolata secondo il metodo proposto da Edmond Halley, quasi 200 anni prima.
La storia della misurazione della distanza tra la Terra e il Sole mostra che la conoscenza scientifica si costruisce nel tempo, con il contributo di molte menti brillanti. E mostra anche che il genio umano spesso va oltre la nostra tecnologia.
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