(10a) La scala del Sistema Solare

  Tycho aveva ancora accettato la stima erronea di Aristarco, per la distanza del Sole, che era 20 volte più piccola di quella reale (ved. la sezione riguardante Aristarco). Subito dopo la scoperta del telescopio, e cominciando già con Galileo, gli astronomi si resero conto che Venere appariva come un dischetto (o come una piccola falce, quando si trova vicina alla Terra e presenta per lo più la sua faccia non illuminata). Nel suo punto di massimo avvicinamento a noi, Venere ha le dimensioni di circa un minuto d'arco (1/60 di grado). Supponendo che fosse grande circa come la Terra, e usando (per esempio) le leggi di Keplero, fu possibile stimare la distanza di Venere, e, da questa, la distanza della Terra dal Sole. Questo portò a una migliore stima di tale distanza, valutata a circa 15^·000 raggi terrestri (ved. "Halley's Admonition" nell'eccellente sito Web di David Seller, basato sul suo libro riguardante il transito di Venere), più di 12 volte maggiore della stima di Aristarco, ma ancora troppo piccola.

  Se si conoscono le proporzioni di tutte le orbite del Sistema Solare, la misura di una sola distanza effettiva in chilometri consente di avere le dimensioni di tutte le orbite attorno al Sole. Quello che occorre è una parallasse, cioè l'osservazione di un pianeta per il quale una piccola differenza dell'angolo di visuale, tra due punti molto lontani sulla superficie terrestre, produca una differenza misurabile. Vi ricordate come fece Ipparco a valutare la distanza della Luna? Durante un'eclisse di Sole che era totale in una località, in un'altra località distante 1000 chilometri soltanto l'80% del disco solare era eclissato. Il corpo celeste che copriva il Sole -- la Luna -- era abbastanza vicino che un osservatore, spostandosi di circa 1000 chilometri, vedeva la posizione apparente nel cielo di quell'oggetto variata di 1/5 del diametro solare, cioè di circa 0,1 gradi.

  Poiché la distanza del Sole determina la scala dell'intero Sistema Solare, Tycho era convinto che Marte fosse vicino abbastanza per cui la sua posizione apparente nel cielo si sarebbe spostata in maniera apprezzabile quando la rotazione terrestre avesse portato un osservatore da un lato del globo a quello opposto. Tycho (almeno per un po' di tempo) credeva di poter osservare una differenza con la sua attrezzatura pre-telescopica, ma, in realtà, il Sistema Solare è molto più grande di quanto lui supponesse, al di là delle sue capacità osservative.
La storia (con altre curiosità) è raccontata in "Tycho and the ton of gold" (Tycho e la tonnellata d'oro) di Owen Gingerich in "Nature", vol. 403, p. 251, 20 Gennaio 2000.
Un secolo dopo, durante un altro avvicinamento di Marte, Jean Richer (nel 1672) usando un telescopio ottenne la prima stima grossolana della distanza di Marte, con un'incertezza attorno al 30%.

  Edmond Halley (1656-1742) propose di seguire il passaggio di Venere sul disco solare, in uno dei suoi rari "transiti di Venere". Quando avviene questo fenomeno, un telescopio che osservi il Sole (proiettando l'immagine, o usando un filtro scuro) vedrà il dischetto nero di Venere camminare lentamente sulla superficie luminosa del Sole. (1) Osservando in che zona del disco solare avviene l'attraversamento, (2) misurando le durate del transito da due punti diversi e lontani sulla superficie terrestre, e (3) confrontando i tempi, è possibile calcolare la distanza di Venere e da questa distanza ricavare la scala del Sistema Solare. Il sito "Dagli astronomi alle astronavi" presenta un calcolo semplificato dell'UA, basato sul transito di Venere dell'8 giugno 2004, nelle sezioni #12c-e.

    Purtroppo nessun "transito di Venere" avvenne durante la vita di Halley. Questo fenomeno si verifica in coppie di date, distanti tra loro più di un secolo. Un transito avvenne nel 1639 -- troppo presto. I due successivi transiti sarebbero avvenuti nel 1761 e nel 1769, e gli astronomi si erano preparati per questi due eventi. Uno degli obiettivi della famosa spedizione del Capitano James Cook nell'Oceano Pacifico era quello di osservare il transito da un punto di vista lontano da quello di altri osservatori. Purtroppo un effetto visuale inaspettato, un "ponte nero" tra il disco di Venere e il cielo retrostante ("effetto della goccia nera") degradò pesantemente l'accuratezza del cronometraggio dei tempi del transito.

  Nessun transito di Venere si è verificato nel XX secolo, ma ne è avvenuto uno l'8 giugno 2004, a cui ne seguirà subito un altro nel 2012. Dagli Stati Uniti è stato possibile osservare soltanto la fine dell'evento. Su Internet è stato possibile seguire molto bene il fenomeno. Per saperne di più, si può leggere l'articolo "The Transit of Venus" (Il Transito di Venere) di Steven J. Dick sul numero di Maggio 2004 della rivista "Scientific American", oppure vedere sul Web l'articolo di Douglas O'Neal, oppure ancora leggere il libro "June 8, 2004: Venus in Transit" di Eli Ma'or, Princeton University Press, 2000, 186 pp., $22,95 (recensito da Don Fernie in "Nature" vol. 406, p. 562, 10 Agosto 2000). Come si è già detto, il transito di Venere è discusso in dettaglio anche nelle sezioni #12c-e di "Dagli astronomi...".

  Un altro libro utile: The Transit of Venus: The Quest to Find the True Distance of the Sun (Il Transito di Venere: La ricerca per trovare la vera distanza del Sole) di David Sellers, pubblicato in Gran Bretagna dalla Magavelda Press. L'indirizzo del sito Web dell'autore è già citato sopra.

  In seguito gli astronomi si resero conto che alcuni asteroidi passavano piuttosto vicini alla Terra. Oggi ci preoccupiamo che qualcuno di essi possa colpirci, ma la loro scoperta ha fatto, in un certo senso, un favore ad alcuni astronomi. Infatti, a causa della loro vicinanza, le direzioni sotto cui un tale asteroide viene osservato da due località distanti tra loro sono molto più angolate, fornendo quindi una parallasse più grande e di conseguenza una stima molto più accurata della distanza. Si è così ottenuta una stima migliore dell'UA. Ancora più recentemente il radiotelescopio gigante, il cui disco (fisso) è sistemato in una valle naturale vicino Arecibo, Porto Rico, è stato usato per focalizzare un segnale radar sul pianeta Venere, da cui il fascio è stato riflesso. Il cronometraggio preciso del suo "eco" ha fornito una misura ancora più accurata dell'UA. Al giorno d'oggi, naturalmente, possiamo anche usare i meccanismi orbitali delle sonde spaziali, seguiti per radio durante il loro passaggio vicino ai maggiori pianeti.