La Unidad Astronómica tiene un valor de 149.597.870,691 kilómetros, ¿Cómo se obtuvo este número y para qué se utiliza?, es solo una de las inquietudes que serán desarrolladas en este artículo. Le invitamos a conocer todo sobre la Unidad Astronómica, su historia y más, aquí.
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¿Cuál es la unidad astronómica?
Antes de entrar en materia, consideramos importante señalar que este es un tema que se debe desarrollar de tal manera que pueda ser entendido fácilmente, por lo que iremos abordando cada concepto de forma detallada, debido a que necesitamos ubicarnos en contexto, imaginar nuestro sistema solar y además comprender unidades, expresiones matemáticas y valores.
Esta información y la magnitud de los valores no son de nuestro uso común, pero desarrollaremos el tema de tal manera que al terminar su lectura, usted sienta que la astronomía es algo muy sencillo de entender.
Comenzaremos por decir que una unidad astronómica es la distancia desde el centro del Sol, hasta una partícula de masa de un tamaño pequeño, que siga una órbita circular y tenga un período de traslación de 365,2568983 días.
Cuando leemos esta definición, quizá parezca algo muy complicado, sin embargo si detallamos el concepto podemos reconocer que hablan del planeta Tierra, porque nuestro planeta sigue una órbita circular y describe un movimiento de traslación alrededor del sol por un período o espacio de tiempo de 365,2568983 días. Por lo tanto, cuando se habla de unidad astronómica se refiere a la distancia desde el centro del Sol a la Tierra, es decir, que una unidad astronómica equivale a 149.597.870,691 kilómetros.
Esta unidad de medida surge en el marco de la Unión Astronómica Internacional, la cual en asamblea general redefinió el concepto de Unidad Astronómica, en el año 2012. La Unidad Astronómica lleva las siglas UA. No obstante, para llegar a este número fueron muchos los años de estudio y de cálculos, así como de investigadores dedicados a conocer el sistema solar.
La Unión Astronómica Internacional es un cuerpo colegiado que reúne a las sociedades astronómicas nacionales para conformar desde el año 1919 un equipo de trabajo multidisciplinario, que toma decisiones sobre las unidades estandarizadas y definiciones de nombres de planetas, cuerpos celestes, entre otros temas involucrados en los estudios astronómicos, todo ello para promover la cooperación internacional en el tema astronómico.
Las unidades astronómicas son utilizadas para medir distancias en el sistema solar, las mismas permiten conocer la distancia de cualquier planeta o cuerpo celeste de interés en referencia al Sol, esto es posible al conocer la distancia que existe desde el centro del sol a la Tierra, al obtener esta distancia de referencia, es posible que se pueda estimar cuántas veces esa distancia calculada se encuentra desde el sol al planeta que estamos ubicando, por ejemplo.
Historia de la unidad astronómica
El ser humano desde el principio de la vida en civilizaciones ancestrales, ha estudiado la astronomía. Entender el universo ha sido fundamental para su desarrollo. Por eso siempre se ha valido de estudios, análisis e invenciones que le permitan entender, explicar y probar hipótesis de cómo funciona y se mantiene el sistema del cual forma parte el planeta en donde vivimos. Uno de los estudiosos de este tema es un monje astrónomo de la época del Renacimiento, llamado Nicolás Copérnico, quien enunció la teoría heliocéntrica.
Esta teoría se trata de un modelo que señala que la Tierra y los planetas tienen un movimiento que describen alrededor del Sol. Para realizar este modelo Copérnico utilizó trigonometría y calculó las distancias que existían entre los planetas que conocía hasta la fecha y el Sol.
Para poder realizar este cálculo Copérnico midió los ángulos que se creaban entre el Sol, la Tierra y el planeta de interés, esto lo hacía justo cuando formaban un ángulo recto, obteniendo la distancia que separa el Sol del planeta en unidades astronómicas.
Con este tipo de cálculos Copérnico logró probar que los planetas giraban alrededor del Sol, echando por tierra a la teoría geocentrista, la cual decía que el centro del sistema o del universo, era la Tierra y todo giraba a su alrededor. Cómo podemos observar, Nicolás Copérnico fue el pionero en la generación de una escala para medir distancias astronómicas, desde una unidad también astronómica.
Luego Johannes Kepler, un astrónomo y matemático alemán, postuló las leyes del movimiento planetario, las mismas se conocen como las “leyes de Kepler”. La primera señala que todos los planetas describen órbitas elípticas alrededor del sol.
La segunda dice que los planetas se desplazan a una menor velocidad cuando están lejos del Sol, mientras que su velocidad aumenta cuando están cerca del Sol y la Tercera ley plantea la relación entre la distancia a la cual se encuentra el cuerpo celeste y el tiempo que tarda en el recorrido de su órbita.
Kepler logró definir los tamaños de las órbitas de los planetas con mucha precisión, sin embargo desconocía cuál era el valor de la unidad astronómica que había calculado. A mediados del siglo XVII un astrónomo, físico y matemático neerlandés llamado Christian Huygens midió el ángulo que se forma al unir con una línea recta los extremos de un arco de curva o el arco de circunferencia comprendido entre los lados de un ángulo.
En su estudio, Marte era el planeta de interés y su referencia era el cielo, para realizar el cálculo de manera subjetiva le dio un valor al diámetro del planeta Marte. La unidad astronómica obtenida con este método al compararla con los datos que había obtenido Kepler, era casi diez veces mayor, no obstante, el valor obtenido por Huygens estuvo solo a un poco menos del 10%, del valor real que conocemos en la actualidad.
A pesar de no haber sido un valor aceptado ni siquiera por el mismo Huygens, debido a que consideraba que colocar de manera subjetiva el diámetro que le había atribuido el tamaño al planeta Marte no era científicamente correcto, si permitió notar que conocer el tamaño del planeta era fundamental para el cálculo.
Surge entonces la utilización del método del paralaje, que permite calcular la distancia que hay entre la Tierra y otra estrella, en este método se hace el cálculo de forma directa midiendo la posición de los astros, es decir, dos personas situadas en sitios lejanos entre sí, deben observar de manera simultánea la posición de un planeta en referencia a las estrellas, con este procedimiento de observación se forma un ángulo, conociendo este ángulo y la distancia entre los sitios seleccionados para hacer el análisis, se puede calcular la unidad astronómica.
Con el avance de la ciencia y la tecnología que se ha generado con el paso del tiempo hasta nuestros días, se han desarrollado métodos que permiten tener valores más precisos, los cuales se basan en mediciones del tránsito de un planeta específico sobre el disco solar, no obstante, las mediciones actualmente se realizan utilizando radares o rayos láser, obteniendo valores con un margen de error no mayor a los dos kilómetros.
Diferencia entre las distancias relativas de Copérnico y las actuales
A continuación realizaremos la comparación de las distancias que fueron calculadas por Nicolás Copérnico y las distancias que se manejan actualmente en referencia la unidad astronómica, les advertimos que los valores son verdaderamente sorprendentes. Por supuesto que la comparación se realizará con los planetas que para la época fueron reconocidos por Nicolás Copérnico:
- Comencemos con el planeta Mercurio; según este curioso y estudioso monje, la unidad astronómica para este planeta en referencia al Sol es 0.37163, actualmente es de 0.3871, al calcular el valor de la diferencia entre ambos números se obtiene 0.015.
- Para el planeta Venus; Nicolás Copérnico estimó que la distancia era 0.7193, el valor actual es 0.7233, con una diferencia de 0.004.
- El resultado obtenido por Copérnico para el Planeta Marte es de 0.5198, el valor actual es 0.5297, con una diferencia de 0.009.
- Júpiter por su parte tiene un valor según Copérnico de 5.2192, actualmente es 5.2028, presentando una diferencia de 0.016.
- Saturno según Copérnico tiene una distancia de 9.1743 y el valor actual es de 9.5389, la diferencia es de 0.3646.
- Por último el valor de Copérnico obtenido para el planeta Tierra y el valor actual no presenta ninguna diferencia.
Como podemos observar en los cálculos realizados por Nicolás Copérnico entre los siglos XV y XVI utilizando la observación, la distancia de los planetas y la trigonometría, dieron resultados bastante precisos, lo que dice que la metodología desarrollada es muy efectiva, debido a que la mayor diferencia no supera las 0.3 unidades astronómicas y estamos hablando de cinco siglos de diferencia, sorprendente.
Diferencia entre la unidad astronómica y la órbita real de la Tierra
Para poder desarrollar este acápite del artículo debemos hablar de Isaac Newton, quien fuera un físico, matemático, teólogo, alquimista e inventor inglés, considerado como el padre de la Ley de gravitacional universal, así como el padre de los fundamentos de la mecánica clásica.
Isaac Newton tomó la tercera Ley de Kepler y la reformuló diciendo que un planeta de masa “m”, orbita alrededor del sol, el cual tiene una masa “M” describiendo una elipse con un semi eje, al cual llamó “a” y un período sideral, en lugar de un período de traslación.
Este período sideral es el tiempo que dura el paso de la Tierra por un mismo punto dos veces, para medir el paso se usan las estrellas como referencia. A este período sideral lo identificó con la letra “T”. Con estas consideraciones elabora la expresión matemática siguiente:
K2 (m + M) T2 = 4 π2 . a3
Por su parte Carl Friedrich Gauss, un matemático alemán, utilizó la expresión anterior para realizar el cálculo de la dinámica del sistema solar, con el propósito de identificar la evolución del sistema en el tiempo.
Para ello usó la masa solar y como unidad de tiempo el día solar medio, el cual no es más que el promedio de un día solar verdadero, el mismo equivale a 86.400 segundos. Para la distancia, al igual que Newton, utilizó el semi eje “a”. Con estas consideraciones la expresión anterior se describe de la siguiente manera:
K2 (1 + M) T2 = 4 π2 . a3
Siendo K, en ambas expresiones matemáticas una constante, llamada constante gravitacional gaussiana. Existe un inconveniente con el uso de la constante gravitacional, el cual fue advertido por el matemático Gauss en su momento, y es el hecho de que si cambian los valores del año sideral o el valor de la masa del Sol, debido al cálculo de valores más precisos, el valor de la constante gravitacional va a cambiar.
¿Recuerdan la organización de la Unión Astronómica Internacional?, este grupo multidisciplinario asumió realizar los cálculos para el valor de la constante gravitacional gaussiana, por la tanto, el mismo influye en la unidad astronómica calculada.
Con el avance de la ciencia, por supuesto que hoy en día, tal como lo había indicado Gauss en su momento, el valor del tiempo sideral cambió, siendo ajustado a 56 segundos menos que el calculado por Gauss y el semi eje que indica la órbita de la Tierra también se ajustó, siendo su valor actualmente 17 kilómetros menos que la unidad astronómica anterior.
Fundamentado en estos cambios, que impactan la unidad astronómica de manera importante, la Unión Astronómica Internacional en una asamblea decide dejar sin efecto la definición gaussiana, la cual venía siendo utilizada desde el año 1976 y que era definida como el radio de una órbita circular newtoniana, que describe su trayectoria alrededor del Sol asumiendo que no sufre ningún tipo de perturbaciones.
La misma la realiza un cuerpo de masa infinitesimal, es decir, una masa infinitamente pequeña, que se desplaza con un promedio de 0,01720209895 radianes por día, en donde un radian es una unidad de medida de ángulos. Luego de dejar sin efecto esta definición se le da un valor a la unidad astronómica de 149.597.870 kilómetros con 691 metros y es este número el que se utiliza en nuestros días.
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