Транзит Венеры

Эта статья об астрономическом явлении. Чтобы узнать о других значениях, см. Транзит Венеры (значения) .

Изображения прохождения Венеры , полученные НАСА Обсерваторией солнечной динамики в 2012 году: ( слева ) видимый свет; ( справа ) ультрафиолет

Транзит Венеры происходит, когда Венера проходит непосредственно между Солнцем и Землей (или любой другой высшей планетой ), становясь видимой (и, следовательно, закрывая небольшую часть) солнечного диска . Во время транзита Венера видна как маленький черный круг, движущийся по поверхности Солнца.

Транзиты Венеры повторяются периодически. Пара транзитов происходит с интервалом в восемь лет в декабре ( по григорианскому календарю ), после чего следует разрыв в 121,5 года, а затем еще одна пара происходит с интервалом в восемь лет в июне, за которым следует еще один разрыв в 105,5 лет. Даты сдвигаются примерно на 2 дня за 243-летний цикл. Периодичность является отражением того факта, что орбитальные периоды Земли и Венеры близки 8:13 и 243:395 к соизмеримости . Последние пары транзитов произошли 8 июня 2004 г. и 5/6 июня 2012 г. Следующая пара транзитов произойдет 10–11 декабря 2117 г. и 8 декабря 2125 г.

Транзиты Венеры в прошлом использовались для определения размера Солнечной системы . Транзит 2012 года предоставил возможности для исследований, в частности, в совершенствовании методов, которые будут использоваться при поиске экзопланет .

Союзы

Схема транзитов Венеры и угол между плоскостями орбит Венеры и Земли

Орбита . Венеры имеет наклон 3,39° относительно орбиты Земли и поэтому проходит под (или над) Солнцем, если смотреть с Земли Транзит происходит, когда Венера достигает соединения Земли с Солнцем, одновременно проходя через плоскость орбиты , и проходит прямо через поверхность Солнца. Последовательности транзитов обычно повторяются каждые 243 года, после чего Венера и Земля вернулись почти в одну и ту же точку на своих орбитах. Земли За 243 сидерических орбитальных периода , общей продолжительностью 88 757,3 суток, Венера совершает 395 сидерических орбитальных периодов по 224,701 суток каждый, что равно 88 756,9 земных суток. Этот период времени соответствует 152 синодическим периодам Венеры.

Пара транзитов происходит с интервалом в восемь лет в декабре, после чего следует разрыв в 121,5 года, а затем еще одна пара происходит с интервалом в восемь лет в июне, за которым следует еще один разрыв в 105,5 лет. В рамках 243-летнего цикла возможны и другие закономерности из-за небольшого несоответствия времени прибытия Земли и Венеры в точку соединения. До 1518 года продолжительность транзитов составляла 8, 113,5 и 121,5 лет, а восемь промежутков между транзитами до транзита 546 года нашей эры находились на расстоянии 121,5 года. Текущая модель сохранится до 2846 года, когда она будет заменена моделью 105,5, 129,5 и 8 лет. Таким образом, 243-летний цикл относительно стабилен, но количество транзитов и их время внутри цикла меняются со временем. Поскольку соизмеримость 243:395 Земля:Венера лишь приблизительна, существуют различные последовательности транзитов, происходящие с интервалом в 243 года, каждая из которых длится несколько тысяч лет, которые в конечном итоге сменяются другими последовательностями. Например, есть серия, закончившаяся в 541 году до нашей эры, а серия, включающая 2117 год, началась только в 1631 году нашей эры.

История наблюдений транзитов

Древние индийские , греческие , египетские , вавилонские и китайские наблюдатели знали о Венере и записывали движения планеты. Пифагору приписывают понимание того, что так называемые утренняя и вечерняя звезды на самом деле были планетой Венера. Нет никаких доказательств того, что какая-либо из этих культур наблюдала транзиты планет. Было высказано предположение, что фрески, найденные на стоянке майя в Маяпане, могут содержать графическое изображение транзитов 12 или 13 веков.

Персидский эрудит Авиценна утверждал, что видел Венеру как пятно на Солнце. 24 мая 1032 года произошел транзит, но Авиценна не назвал дату своего наблюдения, и современные ученые задаются вопросом, мог ли он наблюдать транзит со своего места; он мог принять солнечное пятно за Венеру. Он использовал свои наблюдения за транзитом, чтобы установить, что Венера, по крайней мере иногда, находилась ниже Солнца в космологии Птолемея . модели сфера Венеры предшествует сфере Солнца при удалении от Земли т. е. в преобладающей геоцентрической .

Транзиты Венеры (1631-2012)

Дата(ы) транзитов	Время ( UTC )			Примечания
	Начинать	Средний	Конец
7 декабря 1631 г.	03:51	05:19	06:47	Предсказание Кеплера
4 декабря 1639 г.	14:57	18:25	21:54	Первый транзит, наблюдавшийся Хорроксом и Крэбтри.
6 июня 1761 г.	02:02	05:19	08:37	Ломоносов , Шапп д'Отрош и другие наблюдают из России; Мейсон и Диксон наблюдают с мыса Доброй Надежды. Джон Уинтроп наблюдает из Сент-Джонса, Ньюфаундленд.
3–4 июня 1769 г.	19:15	22:25	01:35	Кук отправился на Таити для наблюдения за транзитом , Чаппе — в Сан-Хосе-дель-Кабо , Нижняя Калифорния , а Максимилиан Хелл — в Вардё , Норвегия.
9 декабря 1874 г.	01:49	04:07	06:26	Пьетро Таккини возглавляет экспедицию в Муддапур, Индия . Французская экспедиция отправляется на остров Кэмпбелл в Новой Зеландии , а британская экспедиция отправляется на Гавайи .
6 декабря 1882 г.	13:57	17:06	20:15
8 июня 2004 г.	05:13	08:20	11:26	Различные медиасети по всему миру транслируют в прямом эфире видео прохождения Венеры.
5–6 июня 2012 г.	22:09	01:29	04:49	Полностью виден из Тихого океана и Восточной Азии, начало транзита видно из Северной Америки, а конец - из Европы. Первый транзит во время обращения космического корабля вокруг Венеры.

1631 и 1639 транзиты

Основная статья: Транзит Венеры, 1639 г.

Уильям Ричард Лавендер , Джеремия Хоррокс (1618–1641) (1903), Музей и художественная галерея Эстли-Холл

Немецкий астроном Иоганн Кеплер предсказал транзит 1631 года в 1627 году, но его методы не были достаточно точными, чтобы предсказать, что его нельзя будет увидеть на большей части территории Европы. Как следствие, астрономы не смогли использовать его предсказание для наблюдения за событием.

Первое зарегистрированное наблюдение прохождения Венеры было сделано английским астрономом Джереми Хорроксом из своего дома в Карр-Хаусе в Мач-Хуле , недалеко от Престона , 4 декабря 1639 года (24 ноября по ст. ст.). Его друг Уильям Крэбтри наблюдал за транзитом из соседнего Бротона . Кеплер предсказал транзиты в 1631 и 1761 годах и близкую промаху в 1639 году. Хоррокс скорректировал расчеты Кеплера для орбиты Венеры, понял, что прохождения Венеры будут происходить парами с интервалом в 8 лет, и таким образом предсказал транзит 1639 года. Хотя он не был уверен в точном времени, он подсчитал, что транзит должен был начаться примерно в 15:00. Хоррокс сфокусировал изображение Солнца через простой телескоп на бумаге, где он мог наблюдать Солнце, не повредив зрение. Прождав большую часть дня, он в конце концов увидел транзит, когда облака, закрывающие Солнце, рассеялись примерно в 15:15, за полчаса до заката. Его наблюдения позволили ему сделать обоснованное предположение о диаметре Венеры и оценить среднее расстояние между Землей и Солнцем (59,4 миллиона миль (95,6 миллиона км; 0,639 а.е.)). Его наблюдения не были опубликованы до 1661 года, то есть намного позже смерти Хоррокса. Хоррокс основывал свои расчеты на (ложном) предположении, что размер каждой планеты пропорционален ее положению от Солнца, а не на эффекте параллакса, который использовался в экспериментах 1761 и 1769 годов и последующих экспериментах.

1761 транзит

Измерение времени прохождения Венеры для определения солнечного параллакса

В 1663 году шотландский математик Джеймс Грегори предположил в своей «Optica Promota» , что наблюдения прохождения Меркурия в широко расположенных точках на поверхности Земли могут быть использованы для расчета солнечного параллакса и, следовательно, астрономической единицы с помощью триангуляция . Зная об этом, английский астроном Эдмонд Галлей провел наблюдения такого транзита 28 октября OS 1677 года с острова Святой Елены , но был разочарован, обнаружив, что только Ричард Таунли в ланкаширском городе Бернли, Ланкашир, сделал еще одно точное наблюдение это событие, тогда как Галле в Авиньоне просто записал, что оно произошло. Галлей не был удовлетворен тем, что полученный расчет солнечного параллакса в 45 дюймов оказался точным.

В статье, опубликованной в 1691 году, а также в более уточненной статье в 1716 году, Галлей предположил, что более точные расчеты могут быть сделаны с использованием измерений прохождения Венеры, хотя следующее такое событие должно было произойти не раньше 1761 года (6 июня NS , 26 мая OS). ). В попытке наблюдать первый транзит пары астрономы из Британии ( Уильям Уэльс и капитан Джеймс Кук ), Австрии ( Максимилиан Хелл ) и Франции ( Жан-Батист Шапп д'Отерош и Гийом Ле Жантиль ) приняли участие в экспедициях по места, которые включали Сибирь , Ньюфаундленд и Мадагаскар. Большинство из них наблюдали хотя бы часть транзита. Джереми Диксону и Чарльзу Мейсону удалось наблюдать транзит на мысе Доброй Надежды . но Невил Маскелин и Роберт Уоддингтон добились меньшего успеха на острове Святой Елены, хотя они нашли хорошее применение своему путешествию, опробовав на лунном расстоянии . метод определения долготы

До прохождения 1761 года обычно считалось, что Венера обладала атмосферой , но возможность того, что ее можно было обнаружить во время прохождения, похоже, не рассматривалась. Открытие атмосферы планеты долгое время приписывалось русскому учёному Михаилу Ломоносову , после того как он наблюдал транзит в 1761 году из Императорской Академии наук Санкт-Петербурга . Приписывание Ломоносову, по-видимому, возникло из комментариев, сделанных в 1966 году писателем-астрономом Вилли Леем , который писал, что Ломоносов сделал вывод о существовании атмосферы на основе своих наблюдений за светящейся дугой. С тех пор атрибуция была поставлена ​​под сомнение.

1769 транзит

Схема наблюдений Дэвида Риттенхауса за транзитом Венеры в 1769 году.

Во время транзита 1769 года ученые путешествовали по всему миру. Чешский астроном Кристиан Майер был приглашен российской императрицей Екатериной Великой для наблюдения за транзитом в Санкт-Петербурге вместе с Андерсом Йоханом Лекселлом , в то время как другие члены Российской академии наук отправились в восемь других мест Российской империи под общим руководством Степана. Румовский . Король Соединенного Королевства Георг III построил Королевскую обсерваторию недалеко от своей летней резиденции в Ричмонд-Лодже , чтобы он и королевский астроном Стивен Демейнбрей могли наблюдать транзит. Хелл и его помощник Янош Сайнович отправились в Вардё , Норвегия. Уэльс и Джозеф Даймонд отправились в Гудзонов залив, чтобы наблюдать за этим событием. В Филадельфии Американское философское общество построило три временные обсерватории и назначило комитет во главе с Дэвидом Риттенхаусом . Наблюдения были сделаны группой под руководством доктора Бенджамина Уэста в Провиденсе, Род-Айленд . Наблюдения были также сделаны с Таити Джеймсом Куком и Чарльзом Грином в месте, до сих пор известном как Точка Венеры .

Д'Отерош отправился в Сан-Хосе-дель-Кабо на территории тогдашней Новой Испании, чтобы наблюдать за транзитом вместе с двумя испанскими астрономами (Висенте де Дос и Сальвадор де Медина). Из-за своих проблем он умер во время эпидемии желтой лихорадки вскоре после завершения своих наблюдений. Только 9 из 28 всей партии вернулись домой живыми. Ле Жантиль провел более восьми лет, путешествуя, пытаясь наблюдать за любым из транзитов. Находясь за границей, он был объявлен мертвым, в результате чего он потерял жену и имущество. По возвращении он восстановил свое место во Французской академии и снова женился. Под влиянием Королевского общества астроном Руджер Бошкович отправился в Стамбул , но прибыл уже после того, как произошел транзит.

В 1771 году, используя объединенные данные о транзите за 1761 и 1769 годы, французский астроном Жером Лаланд рассчитал, что астрономическая единица имеет значение 153 ± 1 миллион километров (95,07 ± 0,62 миллиона миль). Точность оказалась ниже ожидаемой из-за эффекта черной капли . Полученное значение все же было улучшением расчетов, сделанных Хорроксом. Хелл опубликовал свои результаты в 1770 году, включая значение астрономической единицы 151,7 миллиона километров (94,3 миллиона миль). Лаланд поставил под сомнение точность и подлинность наблюдений, полученных экспедицией в Ад, но позже написал статью в Journal des sçavans (1778), в которой отказался от своих комментариев.

Транзиты 1874 и 1882 годов

Наблюдения транзитов 1874 и 1882 годов помогли уточнить полученное значение астрономической единицы. были отправлены три экспедиции — из Германии, Великобритании и США . на архипелаг Кергелен Для наблюдений 1874 года Американский астроном Саймон Ньюкомб объединил данные последних четырех транзитов и получил значение 149,59 ± 0,31 миллиона километров (92,95 ± 0,19 миллиона миль).

Транзиты 2004 и 2012 годов

Транзит Венеры, июнь 2012 г.

Научные организации во главе с Европейской южной обсерваторией организовали сеть астрономов-любителей и студентов для измерения расстояния Земли от Солнца во время транзита 2004 года . Наблюдения участников позволили рассчитать астрономическую единицу (а.е.) равную 149 608 708 ± 11 835 километров (92 962 541 ± 7 354 миль), что отличалось от принятого значения на 0,007%.

Во время транзита 2004 года ученые попытались измерить потерю света, поскольку Венера блокировала часть солнечного света, чтобы усовершенствовать методы обнаружения внесолнечных планет .

Транзит Венеры в 2012 году также предоставил ученым возможности для исследований, в частности, в отношении изучения экзопланет . Кроме того, это событие было первым в своем роде, которое было задокументировано из космоса: оно было сфотографировано на борту Международной космической станции астронавтом НАСА Доном Петтитом . Измерение провалов яркости звезды во время транзита — это одно из наблюдений, которое может помочь астрономам найти экзопланеты. В отличие от транзита Венеры в 2004 году, транзит 2012 года произошел во время активной фазы 11-летнего цикла активности Солнца и дал астрономам возможность попрактиковаться в улавливании сигнала планеты вокруг «пятнистой» переменной звезды. Измерения видимого диаметра такой планеты, как Венера, во время транзита позволяют ученым оценить размеры экзопланеты. Наблюдения за атмосферой Венеры с помощью наземных телескопов и « Венеры-экспресса» дали ученым лучшую возможность понять промежуточный уровень атмосферы Венеры, чем это было возможно с любой точки зрения по отдельности, и предоставили новую информацию о климат планеты. Спектрографические данные атмосферы Венеры можно сравнить с исследованиями атмосфер экзопланет. использовал Космический телескоп Хаббл Луну в качестве зеркала для изучения света атмосферы Венеры и определения ее состава.

Будущие транзиты

Дата(ы) транзит	Время ( UTC )			Примечания
	Начинать	Средний	Конец
10–11 декабря 2117 г.	23:58	02:48	05:38	Полностью виден в восточном Китае, Корее, Японии, на юге Дальнего Востока России, на Тайване, в Индонезии и Австралии. Частично виден в Центральной Азии, на Ближнем Востоке, в южной части России, в Индии, на большей части Африки и на крайнем западном побережье США.
8 декабря 2125 г.	13:15	16:01	18:48	Полностью виден в Южной Америке и на востоке США. Частично виден на западе США, в Европе, Африке и Океании.
11 июня 2247 г.	08:42	11:33	14:25	Полностью виден в Африке, Европе и на Ближнем Востоке. Частично виден в Восточной Азии и Индонезии, а также в Северной и Южной Америке.
9 июня 2255 г.	01:08	04:38	08:08	Полностью виден в России, Индии, Китае и западной Австралии. Частично виден в Африке, Европе и западной части США.
12–13 декабря 2360 г.	22:32	01:44	04:56	Полностью виден в Австралии и на большей части Индонезии. Частично виден в Азии, Африке и западной половине Америки.
10 декабря 2368 г.	12:29	14:45	17:01	Полностью виден в Южной Америке, Западной Африке и на восточном побережье США. Частично виден в Европе, западной части США и на Ближнем Востоке.
12 июня 2490 г.	11:39	14:17	16:55	Полностью виден на большей части территории Америки, Западной Африки и Европы. Частично виден в Восточной Африке, на Ближнем Востоке и в Азии.
10 июня 2498 г.	03:48	07:25	11:02	Полностью виден на большей части территории Европы, Азии, Ближнего Востока и Восточной Африки. Частично виден в восточной Америке, Индонезии и Австралии.

Транзиты обычно происходят парами, ведь продолжительность восьми земных лет почти такая же, как 13 лет на Венере. Это приблизительное соединение недостаточно точное, чтобы образовать тройку, поскольку Венера каждый раз прибывает на 22 часа раньше. Последний транзит, не вошедший в пару, произошел в 1396 году (планета прошла чуть выше диска Солнца в 1388 году); следующий будет в 3089.

Через 243 года транзиты Венеры возобновляются. Транзит 1874 года является частью 243-летнего цикла №1. Транзит 1882 года входит в состав №2. Транзит 2004 года является членом №3, а транзит 2012 года – членом №4. Транзит 2117 входит в число №1 и так далее. Однако восходящий узел (декабрьские транзиты) орбиты Венеры движется назад каждые 243 года, поэтому транзит 2854 года является последним членом серии № 3 вместо серии № 1. Нисходящий узел (июньский транзит) движется вперед, поэтому транзит 3705 является последним членом №2.

Через более длительные периоды времени начнутся новые серии транзитов и закончатся старые серии. В отличие от серии сароса лунных затмений, серия транзитов может возобновиться после перерыва. Транзитная серия также значительно различается по длине, чем серия Сароса.

Выпас и одновременный транзит

Иногда Венера касается Солнца только во время транзита. В этом случае возможно, что в некоторых районах Земли можно увидеть полный транзит, тогда как в других регионах наблюдается только частичный транзит (без второго или третьего контакта ). Последний транзит этого типа был 6 декабря 1631 года, а следующий такой транзит произойдет 13 декабря 2611 года. Также возможно, что транзит Венеры можно рассматривать в некоторых частях мира как частичный транзит, тогда как в других Венера скучает по Солнцу. Последний раз такой транзит произошел 19 ноября 541 г. до н.э., а следующий транзит такого типа произойдет 14 декабря 2854 г. Эти эффекты обусловлены параллаксом , поскольку размер Земли дает разные точки зрения с немного разными линиями обзора на Венеру и Солнце. Это можно продемонстрировать, закрыв глаз и подержав палец перед более мелким и удаленным объектом; когда зритель открывает другой глаз и закрывает первый, палец больше не будет находиться перед объектом.

Одновременное возникновение транзитов Меркурия и Венеры действительно имеет место, но крайне редко. В последний раз такое событие произошло 22 сентября 373 173 г. до н. э. , а в следующий раз произойдет 26 июля 69 163 г. и снова 29 марта — 224 504 человека. Одновременное возникновение солнечного затмения и транзита Венеры в настоящее время возможно, но очень редко. Следующее солнечное затмение, которое произойдет во время прохождения Венеры, произойдет 5 апреля 15 232 года.

В популярной культуре

Канадская рок-группа Three Days Grace назвала свой четвертый студийный альбом «Transit of Venus» и объявила название альбома и дату выпуска 5 июня 2012 года, в дату последнего прохождения Венеры. Первая песня альбома «Sign of the Times» отсылает к транзиту в словах «Венера проходит мимо».

Транзит Венеры Марш был написан Джоном Филипом Соузой в 1883 году в память о транзите 1882 года.

Источники

• Андерсон, Марк (2012). День, когда мир открыл Солнце: необыкновенная история научных приключений и гонки по отслеживанию транзита Венеры . Да Капо Пресс. ISBN  978-0-306-82038-0 .
• Хауз, Дерек (1989). Невил Маскелин: Морской астроном . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета . ISBN  052136261X .
• Миус, Дж.; Витальяно, А. (2004). «Одновременные транзиты» . Журнал Британской астрономической ассоциации . 114 (3): 132–135. Бибкод : 2004JBAA..114..132M .
• Галиндо Трехо, Хесус; Аллен, Кристина (2005). «Наблюдения майя за прохождениями Венеры в 13 веке?» . Труды Международного астрономического союза . 196 . Международный астрономический союз : 124–137. Бибкод : 2005tvnv.conf..124G . дои : 10.1017/S1743921305001328 . ISSN   1743-9213 . S2CID   128694758 .

Дальнейшее чтение

• Хуфбауэр, Карл (1991). Исследование Солнца, Солнечная наука со времен Галилея . Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса. стр. 29–30. ISBN  978-0-8018-4098-2 .
• Шовен, Майкл (2004). Хокулоа: Британская экспедиция транзита Венеры на Гавайи в 1874 году . Гонолулу: Издательство Музея епископа . ISBN  978-1-58178-023-9 .
• Ломб, Ник (2011). Транзит Венеры: 1631 год по настоящее время . Сидней, Австралия: Издательство NewSouth. ISBN  978-1-74223-269-0 . OCLC   717231977 .
• Маор, Эли (2000). Венера в транзите . Принстон: Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-11589-4 .
• Маундер, Майкл; Мур, Патрик (2000). Транзит: когда планеты пересекают Солнце . Лондон: Спрингер-Верлаф. ISBN  978-1-85233-621-9 .
• Селлерс, Дэвид (2001). Транзит Венеры: поиск истинного расстояния до Солнца . Лидс, Великобритания: Magavelda Press. ISBN  978-0-9541013-0-5 .
• Шиэн, Уильям; Вестфол, Джон (2004). Транзиты Венеры . Амхерст, Нью-Йорк: Книги Прометея. ISBN  978-1-59102-175-9 .
• Симаан, Аркан (май 2004 г.). «Транзит Венеры по Солнцу» (PDF) . Физическое образование . 39 (3): 247–251. Бибкод : 2004PhyEd..39..247S . дои : 10.1088/0031-9120/39/3/001 . S2CID   196402825 . Архивировано из оригинала (PDF) 25 октября 2007 года.
• Вудрафф, Джон (2012). Транзит Солнца: Венера и ключ к размерам Космоса . Оксфорд: Хаксли Сайентифик Пресс. ISBN  978-0-9522671-6-4 .
• Вульф, Андреа (2012). В погоне за Венерой: гонка по измерению небес . Нью-Йорк: Кнопф. ISBN  978-0-307-70017-9 .

Внешние ссылки

• В погоне за Венерой: наблюдение за транзитами Венеры, 1631–2004 гг. (Смитсоновские библиотеки)
• Меррифилд, Майкл. «Транзит Венеры» . Шестьдесят символов . Брэди Харан из Ноттингемского университета .
• 2012 Транзит Венеры - Международный астрономический союз
• Национальная солнечная обсерватория – транзит Венеры 5–6 июня 2012 г.