La astronomía mide distancias que el metro no puede expresar con comodidad. La estrella más cercana al Sol está a unos 40 billones de kilómetros. Escrito en metros es un número de diecisiete cifras, ilegible e imposible de comparar de un vistazo. Los astrónomos emplean por ello tres unidades mayores, cada una ajustada a una escala: la unidad astronómica para el Sistema Solar, el año luz para las estrellas cercanas y el pársec para todo lo demás.
No son un sistema de medida en el sentido en que lo son el SI o el imperial. Carecen de unidad básica, de prefijos y de estructura interna. Son definiciones sueltas, cada una fijada en metros, conservadas porque hacen legibles los números de una escala concreta. Las tres están admitidas para su uso junto al SI.
El problema es el alcance. Dentro del Sistema Solar las distancias van de unos cientos de miles a unos miles de millones de kilómetros. Entre estrellas se cuentan en años luz. A escala del universo observable, en miles de millones de pársecs. Una sola unidad no puede servir a esos tres dominios sin producir números absurdamente grandes o absurdamente pequeños.
Hay una segunda razón, histórica. Durante casi toda la historia de la astronomía se desconocía la escala absoluta del Sistema Solar. Los astrónomos sabían medir con gran precisión las razones entre las distancias planetarias a partir de los periodos orbitales, pero no las distancias mismas. Expresarlo todo respecto a la distancia de la Tierra al Sol les permitía trabajar con exactitud sin conocer esa distancia en kilómetros. La unidad astronómica nació como esa referencia y solo mucho después pasó a ser un número fijo de metros.
La unidad astronómica, de símbolo au, equivale aproximadamente a la distancia media de la Tierra al Sol. En origen se definía por la órbita terrestre, lo que resultaba incómodo: la órbita es una elipse y la definición dependía de la masa del Sol, que no se conoce con exactitud.
La Unión Astronómica Internacional zanjó el asunto en 2012 fijando la unidad astronómica en exactamente 149 597 870 700 metros. Es ahora un factor de conversión definido y no una magnitud medida, igual que el metro se define por la velocidad de la luz. El valor elegido se ajusta al medido previamente lo bastante bien como para que ningún trabajo práctico se viera alterado.
La unidad se usa casi exclusivamente dentro del Sistema Solar y para órbitas de exoplanetas. Mercurio orbita a unas 0,39 au, la Tierra por definición a 1 au, Júpiter a 5,2 au y Neptuno a 30 au. El cinturón de Kuiper se extiende entre unas 30 y 50 au. Expresada así, la arquitectura del Sistema Solar se lee de inmediato, cosa que no ocurre en kilómetros.
Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año en el vacío. Es una unidad de distancia y no de tiempo, pese al nombre, y la confusión es lo bastante frecuente como para dejarlo dicho.
Su valor se deduce de dos números fijados. La velocidad de la luz es exactamente 299 792 458 metros por segundo. El año juliano usado para la definición tiene exactamente 365,25 días de 86 400 segundos. El producto da exactamente 9 460 730 472 580 800 metros, algo menos de 9,5 billones de kilómetros. Como ambos datos están definidos y no medidos, el año luz es exacto.
El año luz es la unidad de la astronomía divulgativa. Aparece en la prensa y en los textos generales mucho más que en los artículos de investigación, porque lleva un significado intuitivo del que carece el pársec: ver un objeto a 100 años luz es verlo tal como era hace 100 años. Próxima Centauri está a 4,25 años luz, el centro de nuestra galaxia a unos 26 000 y la galaxia de Andrómeda a unos 2,5 millones.
El pársec es la unidad que emplean realmente los astrónomos profesionales, y la única de las tres definida por una técnica de medida y no por una magnitud física.
El nombre es una contracción de «paralaje segundo». Mientras la Tierra recorre su órbita, una estrella cercana parece desplazarse ligeramente sobre el fondo lejano. Medir ese desplazamiento desde dos puntos opuestos de la órbita da la distancia de la estrella por simple trigonometría. Una estrella cuyo desplazamiento alcanza un segundo de arco, esto es 1/3600 de grado, con una base de una unidad astronómica, se sitúa a un pársec.
Desde 2015 el pársec se define exactamente como 648 000/π unidades astronómicas, unos 30,857 billones de kilómetros o 3,2616 años luz. La definición es útil porque hace trivial el cálculo: la distancia de una estrella en pársecs es sencillamente la inversa de su paralaje en segundos de arco. Un paralaje de 0,1 segundos de arco significa 10 pársecs. Los múltiplos siguen los prefijos habituales del SI, de donde salen el kilopársec para escalas galácticas y el megapársec para distancias entre galaxias.
| Unidad | Símbolo | Valor en metros | Uso típico | Convertir |
|---|---|---|---|---|
| Unidad astronómica | au | 1,495978707 × 1011 | Sistema Solar | au a kilómetros |
| Año luz | ly | 9,4607304726 × 1015 | Estrellas cercanas | años luz a kilómetros |
| Pársec | pc | 3,0856775815 × 1016 | Astronomía profesional | pársecs a años luz |
Las leyes de Kepler dieron a los astrónomos los tamaños relativos de las órbitas planetarias ya a comienzos del siglo XVII, pero no su escala absoluta. El Sistema Solar era un mapa sin leyenda. Fijar la escala exigía medir directamente una distancia, y el tránsito de Venus ofrecía el modo de hacerlo.
Cuando Venus cruza el disco solar, observadores situados en latitudes distintas le ven trazar recorridos ligeramente diferentes, y la diferencia de cronometraje da la distancia por paralaje. Edmond Halley propuso el método en 1716, sabiendo que no viviría para emplearlo. Se organizaron expediciones internacionales para los tránsitos de 1761 y 1769, que enviaron observadores a Siberia, Sudáfrica, Tahití y la bahía de Hudson, en uno de los primeros esfuerzos científicos coordinados a escala mundial. El primer viaje de James Cook se organizó en parte con ese fin. Los resultados situaron la unidad astronómica a unos pocos por ciento de su valor actual.
El radar acabó con las aproximaciones. Rebotar una señal de radio en Venus en los años sesenta y cronometrar el eco dio la distancia directamente, con una precisión de unos cientos de metros. La telemetría de las sondas la afinó aún más, y la decisión de 2012 de fijar el valor por definición no hizo sino reconocer que la medida había superado a la definición a la que servía.
Como la velocidad de la luz está fijada, cualquier distancia astronómica puede enunciarse como el tiempo que tarda la luz en recorrerla. Los astrónomos lo hacen constantemente. El Sol está a ocho minutos luz, Júpiter a unos 43 minutos luz y el borde del Sistema Solar a unas 18 horas luz. Las órdenes de radio enviadas a una sonda en Marte tardan entre cuatro y veinticuatro minutos en llegar, razón por la cual las sondas se programan para actuar por su cuenta durante los aterrizajes.
La misma idea vale a mayor escala, con una consecuencia que conviene enunciar: mirar lejos es mirar atrás. Un objeto situado a 100 millones de años luz se ve tal como era hace 100 millones de años, y no hay modo de observar su estado presente. Los telescopios son por tanto instrumentos de historia tanto como de geografía, y las imágenes más profundas jamás tomadas muestran galaxias tal como eran cuando el universo tenía unos cientos de millones de años.
La elección consiste en mantener el número entre uno y unos pocos miles. Las distancias dentro del Sistema Solar se dan en unidades astronómicas. Las distancias a estrellas de hasta unos pocos miles de años luz se dan en pársecs entre profesionales y en años luz en el resto. Las distancias a escala de la galaxia se dan en kilopársecs, y las que separan galaxias en megapársecs.
El kilómetro sobrevive para una tarea: las distancias a la Luna y a los objetos en órbita terrestre, donde una unidad astronómica resultaría de un tamaño incómodo. La Luna está a 384 400 kilómetros, es decir 0,0026 au, y la segunda cifra no dice nada útil.
El paralaje sigue siendo la base. Es el único método directo, no exige ninguna hipótesis sobre el objeto observado, y todo lo demás se calibra contra él. Los telescopios terrestres están limitados por la atmósfera a unos cientos de pársecs. El espacio cambia eso. El satélite Hipparcos cartografió unas 100 000 estrellas en los años noventa, y la misión Gaia ha medido desde entonces paralajes de más de mil millones de estrellas con una precisión de decenas de microsegundos de arco, alcanzando buena parte de la galaxia.
Más allá del paralaje, los astrónomos recurren a candelas estándar: objetos de brillo intrínseco conocido cuya distancia se deduce de lo tenues que aparecen. Las cefeidas pulsan a un ritmo que revela su luminosidad verdadera, y las supernovas de tipo Ia estallan con un brillo constante, lo bastante intenso para verse a miles de millones de pársecs. Cada peldaño de esta escalera de distancias se calibra con el anterior, y por eso una mejora en las medidas de paralaje se propaga hasta las distancias cosmológicas.
Como las tres unidades son exactas en metros, las conversiones entre ellas también lo son. Un pársec equivale a 3,2616 años luz y a 206 265 unidades astronómicas. Un año luz equivale a 63 241 unidades astronómicas. Las cifras son grandes, por lo que la notación científica suele resultar más clara que una larga sucesión de dígitos.
Puede recorrer todas las unidades de longitud de este sitio desde el archivo de unidades de longitud, o compararlas con las unidades métricas del sistema SI.