Транзит Венеры в 1769 году наблюдался с Таити.

Форт Венера расположен на северном побережье Таити.

3 июня 1769 года штурман капитан Джеймс Кук , натуралист Джозеф Бэнкс , астроном Чарльз Грин и натуралист Дэниел Соландер зафиксировали прохождение Венеры от острова Таити во время путешествия Кука . первого кругосветного Во время транзита Венера выглядит как небольшой черный диск, пересекающий Солнце. Транзиты Венеры происходят по схеме, которая повторяется каждые 243 года, с двумя транзитами с интервалом в восемь лет, разделенными перерывами в 121,5 и 105,5 года. Эти люди вместе с командой ученых были приглашены Лондонским королевским обществом с основной целью наблюдения за транзитом Венеры. Их результаты не только помогут расширить научные знания, но и помогут в навигации, точно рассчитав долготу наблюдателя. В то время долготу было трудно определить и не всегда точно. «Секретная» миссия, последовавшая за транзитом, включала исследование южной части Тихого океана с целью найти легендарную Terra Australis Incognita или «неизвестную землю Юга».

Фон

Маяк Пойнт-Венера , Таити (LMS, 1869, стр.)

В 1663 году шотландскому математику Джеймсу Грегори пришла в голову идея использовать транзиты Венеры или Меркурия для определения астрономической единицы путем измерения видимого солнечного параллакса между различными точками на поверхности Земли. В выпуске « Философских трудов Королевского общества» за 1716 год Эдмунд Галлей более полно проиллюстрировал теорию Грегори и объяснил далее, как с ее помощью можно установить расстояние между Землей и Солнцем. В своем отчете Галлей предложил места, которые следует рассматривать полным транзитом из-за «конуса видимости». Места, которые он рекомендовал для наблюдения за этим явлением, включали Гудзонов залив , Норвегию и Молуккские острова . Следующие транзиты должны были произойти в 1761 и 1769 годах. Галлей умер в 1742 году, почти за двадцать лет до транзита.

В наблюдении за транзитом 1761 года приняли участие 120 наблюдателей из девяти стран. Томас Хорнсби сообщил, что наблюдения оказались неудачными, в первую очередь из-за плохих погодных условий. В 1766 году он предупредил Королевское общество о том, что необходимо начать подготовку к транзиту 1769 года. Публикация Хорнсби в «Философских трудах Королевского общества » в 1766 году сосредоточила внимание на «конусе видимости», указывая, как и Галлея, на некоторые из лучших мест для наблюдения за транзитом. Королевское общество хвасталось, что британцы «не уступают ни одной нации на земле, древней или современной», и стремилось предпринять еще одну попытку.

Выбирая место для наблюдения за транзитом, Королевское общество в основном выбрало места, предложенные Галлеем в его статье 1716 года. Комитет рекомендовал наблюдать за транзитом из трех точек: мыса Нордкап на арктической оконечности Норвегии, форта Черчилль в Гудзоновом заливе Канады и подходящего острова в южной части Тихого океана . Они заявили, что в каждое место должны быть направлены по два компетентных наблюдателя. Король Георг III одобрил проект и договорился о предоставлении ВМФ кораблей. Он выделил фунтов стерлингов , чтобы помочь с расходами. обществу 4000

Выбор острова, корабля и капитана

В июне 1767 года британский мореплаватель Сэмюэл Уоллис совершил первый европейский контакт с Таити . Уоллис вернулся из своего путешествия вовремя, чтобы помочь Королевскому обществу решить, что это идеальное место для наблюдения за транзитом Венеры. Большим преимуществом было то, что Таити был одним из немногих островов в южной части Тихого океана, долготу и широту которого они знали. Адмиралтейство не интересовало конкретно , где в южной части Тихого океана будет происходить наблюдение транзита Венеры. Их больше интересовала «секретная» миссия, которая будет раскрыта после наблюдения транзита Венеры: поиск предполагаемого южного континента. Его Величество Барк Индевор был выбран для того, чтобы доставить астрономов и других ученых на Таити. Джеймс Кук получил звание лейтенанта и был назначен командовать судном. Кук считался очевидным выбором, поскольку он был выдающимся моряком с навигационной квалификацией, способным астрономом и наблюдал кольцевое затмение 1766 года на Ньюфаундленде, о котором Королевскому обществу сообщил Джон Бевис .

Подготовка к транзиту

Как только « Индевор» прибыл на остров, Кук решил разместить на берегу транзитную обсерваторию Венеры . Ему требовалась полностью устойчивая платформа, которую корабль не мог предоставить, и много места для работы. Место расположения обсерватории будет называться «Форт Венера». Для этого места была выбрана песчаная коса на северо-восточной оконечности залива Матавай , названная «Пойнт Венеры» . Куком Они начали строить Форт Венера через два дня после прибытия. Обозначили периметр и началось строительство. С трёх сторон у него были земляные валы, примыкающие к глубоким каналам. Древесину собирали для строительства частоколов, венчающих земляные валы. Бочки с корабля наполнили влажным песком и использовали для устойчивости. Восточная сторона форта обращена к реке. С корабля доставили конные орудия. Были собраны ворота, и внутри этого укрепления были разбиты пятьдесят четыре палатки, в которых разместились экипаж, ученые и офицеры, а также обсерватория, кузнечное оборудование и кухня. Кук отправил группу во главе с Закари Хиксом в точку на восточном побережье острова для дополнительных наблюдений. Джон Гор возглавил еще одну группу из тридцати восьми человек на соседнем острове Эймео ( Моореа ). Обе стороны были проинструктированы и снабжены необходимым оборудованием.

День транзита

Портативная обсерватория, используемая капитаном Куком, содержащая «Астрономические часы», астрономические часы.

Наблюдателям было приказано зафиксировать прохождение Венеры через Солнце на четырех этапах. Первая фаза наступила, когда Венера начала «касаться» внешнего края Солнца. Во второй фазе Венера полностью находилась внутри солнечного диска, но все еще «касалась» внешнего края. В третьей фазе Венера пересекла Солнце, все еще полностью находилась внутри диска, но «касалась» противоположного края. Наконец, в четвертой фазе Венера полностью оторвалась от Солнца, но все еще «касалась» его внешнего края.

В день перехода небо было ясным. Независимые наблюдения провели Джеймс Кук, Грин и Соландер с помощью собственных телескопов. Из-за редкости события было важно вести точные записи. Следующий транзит произойдет не раньше, чем через столетие, в 1874 году.

В своем дневнике Кук писал:

Этот день оказался настолько благоприятным для нашей цели, насколько мы могли желать: в течение всего дня не было видно ни одного облака, а воздух был совершенно ясным, так что мы имели все возможные преимущества в наблюдении за всем течением реки. Планета Венера над диском Солнца: мы очень отчетливо видели Атмосферу или сумрачную тень вокруг тела Планеты, что очень сильно нарушило времена Контактов, особенно двух внутренних. Доктор Соландер наблюдал так же, как и мистер Грин и я, и мы отличались друг от друга в соблюдении времени контактов гораздо больше, чем можно было ожидать. Телескоп мистера Грина и мой имели одинаковую увеличительную силу, но у доктора была больше, чем у нас.

Зафиксировать точный момент фаз оказалось невозможным из-за явления, получившего название « эффект черной капли ». Первоначально считалось, что эффект исходил от плотной атмосферы Венеры , но дымка была слишком обширной, чтобы это могло быть причиной. Сейчас считается, что турбулентность в атмосфере Земли приводит к смазыванию изображения Венеры.

Результаты транзитных наблюдений 1769 г.

Зарисовки транзита Венеры 1769 года, сделанные капитаном Джеймсом Куком и Чарльзом Грином, демонстрирующие « эффект черной капли ». Обратите внимание на различия в рисунках.

Королевское общество было очень разочаровано результатами данных, собранных в ходе транзита, и отчетом Кука. У наблюдателей с Таити возникли проблемы с расчетом времени этапов, и их рисунки были непоследовательными. Позже они узнали, что то же самое было и с наблюдателями в других местах. Наблюдатели со всего мира отметили дымку или «черную каплю», которая, казалось, следовала за Венерой, что очень затрудняло регистрацию времени входа на Солнце и выхода из Солнца.

Королевское общество решило обвинить Грина, который умер на обратном пути в Англию, в том, что они считали неудачей в наблюдении. Упрек Кука был настолько резким, что его исключили из официальных заседаний Общества. Грину не была предоставлена ​​возможность лично представить свои данные, и он не мог защитить себя.

Научное сообщество

Статья Галлея 1716 года призывала наблюдателей стать свидетелями транзита в различных местах земного шара. Реакция научного сообщества была ошеломляющей. Во время транзита 1761 года на шестидесяти двух отдельных постах находилось не менее 120 наблюдателей. Наблюдения проходили не только в Европе , но также включали Калькутту , Тобольск , Сибирь , мыс Доброй Надежды и остров Сент-Джонс в Ньюфаундленде. Просмотр 1769 года также оказался масштабным международным мероприятием.

Современные результаты по сравнению с результатами транзита 1769 года.

Используя значения солнечного параллакса, полученные в результате транзита 1769 года, астроном Томас Хорнсби написал в «Философских переходах» за декабрь 1771 года, что «среднее расстояние от Земли до Солнца (составляет) 93 726 900 английских миль». Радиолокационное значение , используемое сегодня для астрономической единицы, составляет 92 955 000 миль (149 597 000 км). Это всего лишь разница в восемь десятых процента. Их работа находилась в пределах расстояний афелия и перигелия до Солнца, ~95 миллионов миль и ~91 миллион миль соответственно. Эти результаты были описаны как «совершенно замечательные», учитывая то, с чем пришлось работать астрономам.

Ссылки

• Биглхол, Дж. К. , изд. (1999). Журналы капитана Джеймса Кука о его открытиях (переиздание). Рочестер, Нью-Йорк: Boydell Press . стр. 182–183. ISBN  978-0-85115-744-3 .
• Кросланд, Морис (22 января 2005 г.). «Отношения между Королевским обществом и Академией наук в конце восемнадцатого века». Заметки и отчеты Королевского общества . 59 (1): 30. doi : 10.1098/rsnr.2004.0067 . S2CID   71641646 .
• Галлей, Эдмунд (1716). «Новый метод определения параллакса Солнца» . Философские труды Королевского общества . XXIX : 454. doi : 10.1098/rstl.1714.0056 .
• Хердендорф, Чарльз (январь 1986 г.). «Капитан Джеймс Кук и транзиты Меркурия и Венеры». Журнал тихоокеанской истории . 1. 21 : 39–55. дои : 10.1080/00223348608572527 .
• Маклин, Алистер (1974). Капитан Кук . Лондон: Фонтана. ISBN  978-0-00-653646-8 .
• Пасачофф, Джей; Шнайдер, Гленн; Голуб, Леон (2004). «Объяснение эффекта черной капли». Материалы коллоквиума МАС . 196 .
• Райс, Тони (2008). Путешествия открытий: визуальное прославление десяти величайших экспедиций по естествознанию . Ричмонд-Хилл, Онтарио: Firefly Books. ISBN  978-1-55407-414-3 .
• Риениц, Рекс; Риениц, Тея (1976). Путешествия капитана Кука . Лондон: Хэмлин. ISBN  978-0-600-04111-5 .
• Титс, Дональд (декабрь 2003 г.). «Транзиты Венеры и астрономической единицы» (PDF) . Журнал «Математика» . 76 (5): 335–348. дои : 10.1080/0025570X.2003.11953207 . S2CID   54867823 .
• Уильямс, Глиндур, изд. (2004). Капитан Кук: исследования и переоценки (первое изд.). Рочестер, Нью-Йорк: Boydell Press. ISBN  978-1-84383-100-6 .