À esquerda brilha uma estrela, e dela afastam-se, uma após outra, ondas coloridas — rosa, ciano, violeta —, cada uma com o seu próprio atraso, de modo que os círculos nunca coincidem. Por cima ardem duas nebulosas que mudam lentamente de contorno, e em volta cintilam estrelas cujos períodos foram escolhidos incomensuráveis. Na escala inferior, uma marca ciano parte da estrela e chega exatamente à divisão de um ano-luz, onde a espera um traço rosa: é a própria medição — o caminho da luz num ano, marcado numa régua. As letras ao centro são iguais em todas as línguas; o nome em cada língua figura sob a placa.
Unidade fora do SI · astronomia · comprimento
Ano-luz, ly
Uma régua cujas divisões são marcadas pela luz
Unidade de comprimento · caminho da luz no vazio num ano juliano · 9 460 730 472 580 800 m
A palavra não foi inventada por astrónomos mas por divulgadores, e os profissionais torceram de início o nariz: parecia-lhes absurdo medir uma distância pelo tempo, e ainda por cima por um ano, que cada calendário conta à sua maneira. Venceu, contudo, a clareza, porque a frase «a luz leva quatro anos a chegar à estrela mais próxima» é entendida por quem alguma vez esperou uma carta, ao passo que um número em milhões de milhões de quilómetros nada diz à imaginação.
A vantagem desta unidade é que, juntamente com a distância, comunica a idade da imagem. Ao olhar para Próxima vemo-la tal como era há quatro anos e um quarto, e ao olhar para a nebulosa de Andrómeda — tal como era quando na Terra ainda não surgira nenhum ser humano de tipo moderno. Neste sentido, um telescópio não é tanto uma lupa como uma máquina que mostra o passado, e mostra diferentes partes do céu em diferentes épocas ao mesmo tempo.
O valor exato da unidade não resulta de uma medição mas de duas convenções: a velocidade da luz no vazio está fixada como um número exato de metros por segundo, e o ano usado para esse fim é o juliano, exatamente trinta e um milhões quinhentos e cinquenta e sete mil e seiscentos segundos. Multiplique um pelo outro e obtém o comprimento do ano-luz até ao último algarismo, sem qualquer incerteza. A incerteza surge depois, quando esta régua é aplicada ao céu real.
O símbolo internacional são duas letras latinas minúsculas, ly, sem pontos e sem espaço entre elas; em português escreve-se «ano-luz» ou abrevia-se «al», mas em tabelas e legendas de gráficos coloca-se precisamente ly, porque assim a legenda lê-se em qualquer país. Os múltiplos formam-se com os prefixos habituais: kly, Mly, Gly — mil, um milhão e mil milhões de anos-luz.
O ano-luz é uma distância, e a presença da palavra «ano» não muda nada: dizer «voámos durante doze anos-luz» é tão absurdo como dizer «caminhámos durante doze quilómetros por hora». Também não deve ser confundido com o parsec, que mede pouco mais de três anos-luz e um quarto, nem com o ano como intervalo de tempo: a definição usa o ano juliano de exatamente trezentos e sessenta e cinco dias e um quarto, e não o trópico nem o civil.
01 · Definição
caminho da luz num ano · idade da imagem · tempo de viagem para uma naveO ano-luz é a distância que a luz percorre no vazio num ano juliano, isto é, em trezentos e sessenta e cinco dias e um quarto de oitenta e seis mil e quatrocentos segundos cada. A definição contém duas grandezas, ambas fixadas com exatidão, e por isso também o seu produto é exato: aqui não há padrão, nem medição, nem correções — apenas a multiplicação de dois números adotados por convenção.
As palavras «no vazio» na definição não são um enfeite. No ar, no vidro e no gás interestelar a luz avança mais devagar, e se a unidade fosse definida por um raio real, o seu comprimento dependeria da parte do céu que ele tivesse atravessado. O vazio astronómico é quase perfeito, mas a correção devida à matéria continua sensível para as ondas de rádio, e por isso a definição inclui precisamente a velocidade no vazio.
A segunda subtileza é que ano se toma. O ano trópico é cerca de onze minutos mais curto do que o juliano, o civil muda repetidamente de duração e o sideral é mais longo; no fim a diferença é de milionésimas, o que não é pouco para a astronomia. A União Astronómica Internacional escolheu o ano juliano precisamente pela sua constância: não está ligado nem à rotação da Terra nem à sua translação em torno do Sol, e por isso não muda com o tempo.
Por fim, a grandeza tem uma propriedade que nem o metro nem o parsec possuem: diz de imediato quanto chegamos atrasados. A distância em anos-luz é a idade da imagem, e qualquer mapa do céu revela-se um mapa de épocas diferentes cosidas numa só imagem. É por esta propriedade que os profissionais toleram a unidade, embora nos artigos prefiram o parsec: deriva de um ângulo medido diretamente, e não do tempo.
Quem vemos e quem alcançaremos
Na metade superior da cena brilha um objeto, e dele vem até nós uma onda: enquanto está a caminho, não vemos a estrela mas o seu passado, e a legenda junto à ocular indica o ano em que a luz partiu. O controlo da distância desloca o objeto desde o limite do Sistema Solar até às galáxias vizinhas, e com ele muda a época que observamos. Na metade inferior uma nave voa para o mesmo objeto, e tem dois relógios: o violeta fica na Terra, o rosa anda a bordo. O segundo controlo acelera a nave, e quanto mais ela se aproxima da velocidade da luz, mais divergem as leituras — até que um trajeto que, visto da Terra, leva séculos se reduz para a tripulação a poucos anos. Repare que a nave não pode ultrapassar a luz com nenhuma regulação: a marca rosa fica sempre atrás da ciano.
02 · Conversão
distâncias · luz a caminho · voo a velocidade próxima da da luzUma distância em seis formas
O primeiro separador converte a distância introduzida noutras unidades — de parsecs e unidades astronómicas a dias-luz e quilómetros correntes. O segundo mostra a luz de que épocas nos chega de objetos conhecidos. O terceiro calcula um voo: quantos anos levará no relógio da Terra e quantos no da nave a diferentes velocidades.
Regra para recordar: um parsec é pouco mais de três anos-luz, um ano-luz pouco mais de sessenta e três mil unidades astronómicas, e a luz do Sol leva a chegar oito minutos e pouco.
A unidade em si é exata, mas as distâncias nela expressas estão longe de o ser sempre: para as estrelas vizinhas conhecem-se com frações de ponto percentual, para as supergigantes brilhantes com uma dispersão de dezenas por cento, e para as galáxias distantes dependem ainda do modelo de expansão escolhido. Um número de anos-luz numa obra de referência traz quase sempre consigo uma incerteza que as legendas de divulgação omitem.
| Grandeza | Valor | Nota |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
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04 · Instrumentos de medição
telemetria laser · satélite astrométrico · cefeida · supernovaUma escada em que cada degrau assenta no anterior
O único caso em que a régua é honesta
Aos retrorrefletores deixados na Lua continuam a ser disparados impulsos laser, e capturam-se os fotões que regressam, um por cada vários disparos. A distância sai diretamente do tempo de voo, ou seja, mede-se literalmente em segundos-luz, e a precisão chega aos centímetros. O método funciona dentro do Sistema Solar — mais longe não há quem instale um refletor, e a régua dá lugar a uma cadeia de processos indiretos.
Oscilação em vez de régua
As estrelas mais próximas medem-se geometricamente: em meio ano o observador, com a Terra, desloca-se o dobro da distância ao Sol, e uma estrela próxima desloca-se um pouco em relação às distantes. O ângulo desse deslocamento é uma fração de segundo de arco, e o seu inverso dá de imediato a distância em parsecs, que depois se convertem em anos-luz. Um satélite astrométrico moderno mediu assim mais de mil milhões de estrelas, levando o horizonte do método direto até vários milhares de anos-luz.
Uma estrela que comunica o seu próprio brilho
As variáveis cefeidas pulsam, e o período da sua pulsação está rigidamente ligado à sua luminosidade verdadeira: conhecendo o período pelo cronómetro, o astrónomo fica a saber quão brilhante é realmente a estrela, e comparando com quão ténue ela parece, obtém a distância. Foi precisamente assim que, nos anos vinte do século passado, se descobriu que a nebulosa de Andrómeda fica muito para lá da nossa Galáxia, e o tamanho do mundo multiplicou-se de um dia para o outro.
Onde o ano-luz deixa de ser cómodo
A grandes distâncias entram em jogo as explosões de supernovas de certo tipo, cuja luminosidade é quase igual, e o desvio para o vermelho das riscas do espetro. Mas aqui a unidade começa a ter dificuldades: enquanto a luz viajava, o espaço expandia-se, e a «distância» divide-se em várias grandezas diferentes — quanto tempo a luz voou e a que distância o objeto está agora. Por isso a cosmologia prefere falar do desvio para o vermelho e deixa os anos-luz para as legendas de divulgação.
05 · Regras de escrita
ly sem pontos · prefixos de múltiplos · é um comprimentoAno no nome, metros na essência
Quase todos os erros com esta unidade vêm do seu nome: a palavra «ano» arrasta consigo o tempo, e no texto infiltram-se construções em que a distância se mede em horas e a velocidade em quilómetros.
A primeira escrita substitui a distância por uma duração e por isso não tem sentido, como «doze quilogramas de caminho». A segunda e a quarta violam a forma do símbolo: duas minúsculas, sem pontos e sem espaço. A terceira toma o ano civil em vez do juliano e altera assim o valor da unidade no sexto algarismo. A quinta confunde distância com idade: a luz viajou quatro anos, ao passo que a estrela existe há milhares de milhões de anos. A sexta é precisamente o erro de origem do qual nascem todos os outros, e infelizmente aparece até nas legendas de ilustrações bem sérias.
06 · Unidades vizinhas
parsec · unidade astronómica · segundo-luzTrês unidades vizinhas repartem entre si uma mesma gama de distâncias e distinguem-se pela origem da sua medida: para o parsec é um ângulo, para a unidade astronómica a órbita terrestre, para o ano-luz e o segundo-luz o tempo de viagem.
A unidade dos artigos profissionais: deriva diretamente de um ângulo medido e não do tempo, pelo que não é preciso introduzir nela uma convenção alheia sobre a duração do ano.
A medida dos assuntos internos do Sistema Solar: a distância da Terra ao Sol, fixada como um número exato de metros. Para lá da órbita de Neptuno já se torna incómoda.
A irmã mais nova da mesma família, prática para as comunicações: a luz leva um segundo e um quarto a chegar à Lua, e uma conversa com ela já não se consegue manter sem pausas sensíveis.
Entre as fichas Simetrium, mesmo ao lado está o parsec, e na base de ambas as unidades está a mesma velocidade da luz, com a qual se mede também o tempo de trânsito do sinal nas linhas de comunicação terrestres.
07 · Secção histórica
arquivo · 1676 → 1838 → 1851 → 1984Como o atraso da luz se tornou uma régua
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A altura das barras mostra até que distância se conseguia chegar com uma medição geométrica direta em diferentes épocas, e a marca branca percorre todo esse caminho. Repare que cada salto está ligado não a uma nova teoria mas a um novo instrumento: primeiro o heliómetro, depois a chapa fotográfica, depois um satélite colocado para lá da atmosfera.
Uma unidade exata para distâncias inexatas
O curioso desta unidade é que ela é conhecida com total exatidão, ao passo que tudo o que se mede com ela é conhecido apenas aproximadamente. A exatidão veio de graça: a velocidade da luz deixou de ser medida no momento em que o metro foi definido através dela, e convencionou-se que o ano juliano vale exatamente trinta e um milhões e meio de segundos, e o produto de dois números exatos não pode dar senão um terceiro número exato.
A incerteza surge no passo seguinte, quando a régua é aplicada ao céu. As distâncias às estrelas mais próximas conhecem-se com centésimas de ponto percentual, mas já para supergigantes brilhantes como Betelgeuse a dispersão das estimativas chega a dezenas por cento, porque nessas estrelas a própria superfície é difusa e a paralaxe tem de ser limpa de uma imagem trémula. A distâncias galácticas entra uma cadeia de métodos indiretos, e cada um dos seus degraus acrescenta a sua própria incerteza à herdada do anterior.
Daí a regra de boas maneiras: um número de anos-luz deve ser dado juntamente com a sua incerteza e o método pelo qual foi obtido, porque «dois mil e quinhentos anos-luz» por paralaxe e o mesmo número por desvio para o vermelho são grandezas de natureza diferente. A unidade não tem culpa de nada: é exatamente como foi definida, e toda a incerteza vem não da régua mas daquilo que com ela se mede.
Catálogo de grandezas
astronomia e distânciasUnidades de base do SI
destacam-se o metro e o segundo — é deles que é feito o ano-luzPara onde olhamos e o que vemos
o ano de partida da luz é contado a partir do ano corrente| Objeto | Distância | Em parsecs | Luz a caminho | A luz partiu | O que acontecia então |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {ly} | {pc} | {wait} | {when} | {era} |
A última coluna é o principal argumento a favor desta unidade: transforma uma distância numa data e torna assim a observação semelhante à leitura de cartas enviadas em diferentes séculos. Convém lembrar, porém, que para objetos distantes estas datas são convencionais: enquanto a luz viajava, o espaço teve tempo de se expandir, e «quantos anos voou» deixa de coincidir com «a que distância está agora o objeto».