1639 г. транзит Венеры.

Романтизированная викторианская картина Джереми Хоррокса, наблюдающего за прохождением Венеры в 1639 году ( «Основатель английской астрономии» Эйра Кроу , 1891 г.)

Первые известные наблюдения и записи прохождения Венеры были сделаны в 1639 году английскими астрономами Джереми Хорроксом и его другом и корреспондентом Уильямом Крэбтри . Пара провела свои наблюдения независимо 4 декабря того же года (24 ноября по юлианскому календарю, который тогда использовался в Англии); Хоррокс из Карр-Хауса , затем в деревне Мач-Хул , Ланкашир , и Крэбтри из своего дома в Бротоне , недалеко от Манчестера .

Друзья, последователи новой астрономии Иоганна Кеплера -самоучками , были астрономами-математиками , которые методично работали над исправлением и улучшением таблиц Рудольфина Кеплера путем наблюдений и измерений. В 1639 году Хоррокс был единственным астрономом, осознавшим, что транзит Венеры неизбежен; другие узнали об этом только после этого события, когда был распространен отчет Хоррокса о нем. Хотя оба друга умерли в течение пяти лет после своих наблюдений, их новаторская работа сыграла важную роль в установлении размеров Солнечной системы ; за это и другие свои достижения Хоррокс и Крэбтри вместе со своим корреспондентом Уильямом Гаскойном считаются отцами-основателями британской исследовательской астрономии.

Фон

Книга Кеплера De raris mirisque Anni 1631 г. Сообщение Phaenomenis астрономам о предстоящих транзитах Меркурия и Венеры, 1631 г.

К 17 веку два события позволили предсказать и наблюдать транзиты планет по поверхности Солнца: телескоп и новая астрономия Иоганна Кеплера , которая предполагала эллиптические, а не круговые планетарные орбиты .

В 1627 году Кеплер опубликовал свои «Таблицы Рудольфина» . Два года спустя он опубликовал выдержки из таблиц в своей брошюре De raris mirisque Anni 1631 Phaenomenis , которая включала предупреждение астрономам (предупреждение астрономам) относительно транзита Меркурия в 1631 году и транзитов Венеры в 1631 и 1761 годах. Транзит Меркурия произошел как предсказан и наблюдался Иоганном Баптистом Цисатом в Инсбруке , Иоганном Ремом Китанусом в Руффахе. и Пьер Гассенди в Париже , доказывающий кеплеровский подход. Но их наблюдения поставили под сомнение предыдущие теории о Солнечной системе, поскольку Меркурий оказался намного меньше, чем ожидалось.

Хотя расчеты Кеплера показали, что прохождение Венеры в 1631 году лучше всего будет видно с американского континента, он не был полностью уверен в своем предсказании и посоветовал европейским астрономам быть готовыми наблюдать это событие. Гассенди и другие жители Европы наблюдали за ним, но, как и было предсказано, во время транзита Солнце находилось за горизонтом. Согласно современным расчетам, наблюдатели на большей части территории Италии и в восточном Средиземноморье должны были иметь возможность наблюдать последнюю стадию транзита, но таких наблюдений зафиксировано не было. Кеплер предсказал вероятность прохождения Венеры в 1639 году. и, поскольку следующий полный транзит ожидался не раньше, чем через 121 год, Гассенди и другие астрономы сосредоточили свои усилия в других областях.

Джеремия Хоррокс

Основная статья: Джеремайя Хоррокс

Иеремия Хоррокс (1618 – 3 января 1641) родился в Лоуэр-Лодж, Токстет-Парк – сейчас это часть Ливерпуля , но в то время это был отдельный город. Его отец Джеймс был часовщиком , а мать Мэри Аспинволл происходила из знатной семьи Токстет-Парк. Несколько членов семьи Аспинуолл также занимались часовым делом, и говорят, что дядя-часовщик впервые заинтересовал Иеремию астрономией. Иеремия поступил в Эммануэль-колледж 11 мая 1632 года и поступил в качестве члена Кембриджского университета 5 июля 1632 года в качестве сизара , что означало, что у него не было средств, чтобы полностью обеспечить себя, и на него были возложены особые обязанности, чтобы компенсировать снижение платы за обучение. . В Кембридже он изучал бы искусство , классические языки , немного геометрии и немного традиционной астрономии, но не последние работы Галилея, Тихо Браге и Кеплера. Он использовал свое свободное время, чтобы изучить более сложную математическую астрономию и ознакомиться с новейшими идеями. Хоррокс прочитал большинство астрономических трактатов своего времени, выявил их недостатки и предложил новые направления исследований к 17 годам. В 1635 году он покинул Кембридж, официально не получив диплома , предположительно из-за стоимости выпускной церемонии.

Покинув Кембридж, Хоррокс вернулся в свой дом в Ланкашире и начал собирать книги и инструменты, чтобы продолжить свой главный интерес — изучение астрономии. Летом 1639 года он ушел из дома и продвинулся примерно на 18 миль (29 км) вдоль побережья до деревни Мач-Хул . Вероятно, он должен был стать наставником детей семьи Стоунз, преуспевающих галантерейщиков , живших в Карр-Хаусе в поместье Бэнк-Холл в Бретертоне.

Хоррокс был первым, кто продемонстрировал, что Луна движется по эллиптической траектории вокруг Земли. Он также написал трактат по кеплеровской астрономии и начал математически исследовать свойства силы, которая стала известна как гравитация . Десятилетия спустя Исаак Ньютон признал работу Хоррокса в отношении Луны в «Началах» Ньютона .

Уильям Крэбтри

Основная статья: Уильям Крэбтри

Коттедж Айви, Бротон: дом, из которого, как полагают, Уильям Крэбтри наблюдал за транзитом.

Уильям Крэбтри (1610–1644) был торговцем тканями из Бротон-Спаут, деревушки в городке Бротон недалеко от Манчестера , который сейчас является частью Солфорда . Сын Джона Крэбтри, обеспеченного фермера из Ланкашира, и Изабель Крэбтри (урожденной Пендлтон), он получил образование в гимназии в Манчестере – вероятно, предшественнице Манчестерской гимназии , которая тогда располагалась между Коллегиальной церковью и тем, что находится в Манчестере. теперь Музыкальная школа Четема . Он работал в Манчестере, женился на богатой семье и в свободное время изучал математику и астрономию . Он тщательно измерил движения планет, провел точные астрономические расчеты и переписал существующие Таблицы Рудольфина с повышенной точностью. Он поддерживал активную переписку, большая часть которой теперь утеряна, с Хорроксом, двумя другими молодыми астрономами - Уильямом Гаскойном и Кристофером Таунли - и Сэмюэлем Фостером , профессором астрономии в Грешем-колледже в Лондоне и выпускником Эммануэль-колледжа. Неизвестно, встречались ли Хоррокс и Крэбтри когда-либо лично, но с 1636 года они регулярно переписывались и из-за общего интереса к работам Иоганна Кеплера называли себя вместе с Уильямом Гаскойном nos Keplari (мы, кеплярцы).

Наблюдения Крэбтри убедили его в том, что, несмотря на их ошибки, таблицы Рудольфина Кеплера превосходят широко используемые таблицы Лансберга , и он стал одним из первых, кто обратился к новой астрономии Кеплера. К 1637 году он убедил Хоррокса в превосходстве кеплеровской системы, и, используя свои собственные наблюдения за планетами, оба человека внесли множество исправлений в таблицы Кеплера, которые Крэбтри преобразовал в десятичную форму.

Транзит Меркурия

29 сентября 1638 года Хоррокс написал Крэбтри о вероятном предстоящем транзите Меркурия 21 октября 1638 года ( по старому стилю ), который Кеплер не предсказал. Он объяснил, что намеревался построить то, что позже будет названо гелиоскопом , прикрепив свой телескоп к «продолговатой палке, несущей плоскую поверхность под прямым углом к ​​себе, на которой можно получить изображение Солнца», и что он нарисует круг с числовые отметки на листе бумаги, на которые следует спроецировать изображение Солнца. В действительности такого транзита не произошло, поскольку Меркурий прошел над Солнцем далеко за пределами транзитного предела, но это упражнение оказалось важным пробным периодом для последующего наблюдения транзита Венеры.

В октябре 1639 года Хоррокс подсчитал, что транзиты Венеры происходят не поодиночке, а парами с интервалом в восемь лет. и понял, что второй транзит произойдет менее чем через четыре недели. Он был убежден, что видимый диаметр планеты можно измерить с точностью до доли угловой секунды , когда она видна как тусклый черный диск на поверхности Солнца, по сравнению с точностью около одной минуты. дуга, если ее рассматривать в обычном положении как яркую утреннюю звезду вблизи Солнца. Он написал своему младшему брату и Крэбтри в Бротон, посоветовав им наблюдать за этим событием в воскресенье, 24 ноября (4 декабря по новому стилю). Цитируя Хоррокса: «Более точные расчеты Рудольфи очень подтвердили мои ожидания; и я чрезвычайно обрадовался перспективе увидеть Венеру».

Наблюдение за транзитом

Крэбтри наблюдает за прохождением Венеры в 1639 году нашей эры, работа Форда Мэдокса Брауна - одна из фресок Манчестера . Крэбтри изображен стариком, хотя ему было всего 29 лет, когда он сделал это наблюдение.

Изображение солнечного диска Гевелий добавил к своему отчету, основанному на описании Хорроксом своего наблюдения. Однако изображение не дает истинного представления о том, что увидел бы Хоррокс.

Хоррокс был обеспокоен тем, что погода будет неблагоприятной для транзита, поскольку он считал, что редкое соединение планет приведет к суровой погоде:

Вероятность облачности в атмосфере вызвала у меня большое беспокойство; ибо Юпитер и Меркурий находились в соединении с Солнцем почти в то же время, что и Венера. Это замечательное скопление планет (как будто они хотели вместе с нами созерцать чудеса небес и усилить великолепие пейзажа), казалось, предвещало большую суровость погоды. Особенно следовало опасаться Меркурия, соединение которого с Солнцем неизменно сопровождается штормами и бурями. В этом опасении я согласен с мнением астрологов, ибо оно подтверждено опытом; но в остальном я не могу не презирать их ребяческое тщеславие.

- Джеремия Хоррокс, Венера в единственной визе

Около полудня 23 ноября Хоррокс затемнил свою комнату и сосредоточил лучи солнечного света, проникающие через окно, на бумагу, где изображение можно было безопасно наблюдать. Находясь в Мач-Хуле (широта которого, как он определил, составляет 53°35'), он рассчитал, что транзит должен начаться примерно в 15:00 в воскресенье, 24-го числа, но он начал свои наблюдения накануне, опасаясь, что он мог бы пропустить мероприятие, если бы его расчеты оказались неточными. В воскресенье он начал наблюдения на восходе солнца, погода была облачной, но он впервые увидел крошечную черную тень Венеры, пересекающую Солнце, примерно в 15:15, и наблюдал в течение получаса до заката в 15:53.

Когда приблизилось время наблюдения, я удалился в свою квартиру и, закрыв окна от света, направил телескоп, предварительно настроенный в фокусе, через апертуру на Солнце и принял его лучи под прямым углом на бумагу. ... Я внимательно наблюдал 24-го числа с восхода солнца до девяти часов, с незадолго до десяти до полудня и в час дня, когда меня в перерывах отвлекали дела высочайшей важности, которые для этих декоративных занятиями, я не мог с приличием пренебречь... Около пятнадцати минут четвертого пополудни, когда я снова был свободен продолжать свои труды, облака, как будто по божественному вмешательству, полностью рассеялись... Затем я увидел самое приятное зрелище, предмет моих сангвинических желаний, пятно необыкновенной величины и совершенно круглой формы, уже полностью вошедшее на диск Солнца слева... Не сомневаясь, что это действительно была тень планеты, Я немедленно приступил к ее наблюдению... хотя Венера продолжала находиться на диске несколько часов, она не была видна мне дольше получаса из-за того, что [Солнце] так быстро садилось... Наклонение был единственный пункт, в котором мне не удалось достичь предельной точности; ибо из-за быстрого движения Солнца было трудно наблюдать с точностью до одной степени ... Но все остальное достаточно точно и настолько точно, насколько я мог желать.

- Джеремайя Хоррокс, Венера в единственной визе'

Крэбтри проводил свои наблюдения, используя аналогичную установку, но у него не было достаточно времени для проведения каких-либо измерений, поскольку в Бротоне было облачно, и поэтому он видел транзит лишь ненадолго. По словам Хоррокса: «Погруженный в созерцание, он некоторое время стоял, почти не доверяя своим чувствам, от избытка радости... Через некоторое время облака снова закрыли лик Солнца, так что он не мог наблюдать ничего, кроме что Венера определенно была в то время на диске». После этого он сделал «так быстрый набросок» Венеры, когда она проходила по солнечному диску, что позволило Крэбтри оценить угловой размер Венеры в 1 фут 3 дюйма с точностью до 1 секунды дуги от ее фактического размера; Оценка Хоррокса в 1 фут 12 дюймов была менее точной.

Результаты

Кеплер обнаружил, что расстояние между планетами увеличивается пропорционально их расстоянию от Солнца, и это привело его к предположению, что Вселенная была создана в божественной гармонии и что размеры планет будут увеличиваться таким же образом. В 1618 году он написал: «Нет ничего более согласующегося с природой, чем то, что порядок величины должен быть таким же, как порядок сфер». Когда измерения Венеры, проведенные Хорроксом, в сочетании с некоторыми ошибочными измерениями Кеплера и Гассенди, казалось, подтвердили это, Хоррокс предварительно предложил закон, который гласил, что все планеты (за исключением Марса) будут иметь одинаковый угловой размер, если смотреть со стороны Солнца, то есть 28 угловых секунд. Это означало, что предположение Кеплера о размерах планет подтвердилось, и привело Хоррокса к ложному выводу, что расстояние между каждой планетой и Солнцем примерно в 15 000 раз превышает ее радиус. Таким образом, он оценил среднее расстояние от Земли до Солнца примерно в 60 миллионов миль (97 миллионов км), предполагая, что Солнечная система была в десять раз больше, чем традиционно считалось. Его цифра была намного ниже, чем 93 миллиона миль (150 миллионов км), которые Астрономической единице известны сегодня в , но, несмотря на то, что они были основаны на ложной предпосылке, были более точными, чем все предположения, предложенные до того времени.

К 1640 году йоркширский астроном Уильям Гаскойн разработал прицельную сетку и микрометр для своего телескопа, оба из которых имели бы неоценимое значение для Хоррокса. Гаскойн показал их Крэбтри, который рассказал о них Хорроксу и доложил Гаскойну, сказав: «Мой друг мистер Хоррокс утверждает, что то маленькое прикосновение, которое я ему дал, совершенно вывело его разум из себя и оставило его в экстазе между восхищением и Изумление. Я умоляю вас, сэр, не отказывайтесь от своих намерений усовершенствовать начатые вами чудеса».

Хоррокс подготовил несколько черновиков латинского трактата «Венера в единственной визе » («Венера, видимая на Солнце») на основе своих наблюдений, которые он предположительно намеревался опубликовать, но он внезапно умер по неизвестным причинам 3 января 1641 года в возрасте 22 лет.

Наследие

Мемориал Иеремии Хорроксу в церкви Святого Михаила в Хуле. Латынь взята из отчета Хоррокса о транзите 1639 года и гласит: «Ecce gratissimum spectaculum et tot votorum materiem»: «о, самое благодарное зрелище, реализация столь многих пылких желаний».

Некоторые наброски « Венеры в Соле Визе» хранились у Крэбтри, который умер в 1644 году, через три года после Хоррокса. Другой их корреспондент, Уильям Гаскойн, погиб в том же году в битве при Марстон-Мур . Документы Хоррокса какое-то время оставались у его семьи; некоторые были уничтожены во время Гражданской войны в Англии , некоторые были увезены в Ирландию братом Джонасом и больше никогда их не видели, а другие перешли в коллекцию антиквара и астронома Кристофера Таунли, где с ними консультировался Джереми Шакерли, написавший три книги по астрономии середины 17 века. Другие были уничтожены во время Великого лондонского пожара в 1666 году. Рукописи широко распространялись с конца 1650-х годов, хотя многие годы оставались неопубликованными.

Коронация короля Карла II состоялась 23 апреля 1661 года (3 мая по новому стилю), в день прохождения Меркурия по Солнцу. Голландский астроном Христиан Гюйгенс присутствовал на коронации, во время которой он услышал о рукописи Хоррокса, найденной в 1659 году Джоном Уортингтоном (магистром колледжа Иисуса в Кембридже и выпускником колледжа Эммануэль, где он был современником Хоррокса). вместе с некоторыми фрагментами переписки с Крэбтри. Гюйгенс знал выдающегося польского астронома Иоганна Гевелия и дал ему копию рукописи; Гевелий приложил рукопись к своему отчету о транзите Меркурия «Mercurius in only visus Gedani» , опубликованному в 1662 году. Публикация «Венеры в единственной визе» Гевелием вызвала большой ужас в недавно основанном Королевском обществе , когда стало понятно, что столь элегантная и важная статья англичанина так долго игнорировалась в его собственной стране. Математик Джон Уоллис , который был другом Хоррокса в колледже Эммануэль, а также одним из основателей и светилом общества, резюмировал точку зрения его членов, когда написал:

Я не могу не быть недовольным, что это ценное наблюдение, купленное за деньги, элегантно описанное и подготовленное к печати, пролежало двадцать два года и что не нашлось никого, кто мог бы взять на себя руководство столь справедливым потомок после смерти своего отца, чтобы раскрыть трактат такой важности для астрономии и сохранить работу во славу нашей страны и на благо человечества.

Королевское общество взяло на себя ответственность за публикацию большей части оставшихся работ Хоррокса под названием Jeremiae Horroccii Opera Posthuma в 1672–1673 годах.

Запись транзита рассматривается многими как рождение современной астрономии в Британии. Джон Флемстид позже сказал, что считает Хоррокса, Крэбтри и Гаскойна отцами-основателями британской исследовательской астрономии и интеллектуальными наследниками Галилея и Кеплера. и начал свой трехлистный том Historia Coelestis Britannica (1745 г.) с печати пяти страниц их писем и наблюдений, сделанных между 1638 и 1643 годами.

Памятники

Мемориальная доска в память о наблюдениях Крэбтри возле его дома в Бротоне

В 19 веке возродился интерес к достижениям Хоррокса и Крэбтри. Преподобный А. Б. Уоттон, который перевел «Венеру в единой визе» с латыни, предположил, что комментарий Хоррокса о «делах высочайшей важности, которые я не мог бы из-за этих декоративных занятий пренебречь», должно быть, относился к обязанностям викария, хотя более вероятно, что это были его обязанности наставника в доме, или, возможно, его «делом» было просто посещение церкви. Идея обедневшего священника получила широкую поддержку, и в 1874 году, после долгого лоббирования, в Вестминстерском аббатстве напротив памятника Ньютону был установлен мемориал, на котором написано:

В память о Джереми Хорроксе, викарии Хула в Ланкашире, который умер 3 января 1641 года на 22-м году жизни или около того.

За столь короткую жизнь он обнаружил длительное неравенство в среднем движении Юпитера и Сатурна, обнаружил, что орбита Луны представляет собой эллипс, определил движение лунной апсиды, предположил физическую причину ее вращения и Венеры, которую он сам видел. и его друг Уильям Крэбтри в воскресенье, 24 ноября (ст. ст.) 1639 года. Эта табличка напротив памятника Ньютону была воздвигнута по прошествии более двух столетий. 9 декабря 1874 г.

Преподобный Роберт Брикель, настоятель церкви Св. Михаила в Хуле с 1848 по 1881 год, собрал деньги по открытой подписке в Ланкашире, Оксфорде и Кембридже для финансирования создания нового алтаря и святилища церкви, которое будет называться «Часовня Хоррокса». ". Алтарь был завершен к 1824 году, а святилище - к 1858 году. Ризница была расширена в 1998–1999 годах, а первое окно в северной стене, первоначально установленное в 1872 году, украшено витражными кругами, напоминающими о прохождениях Венеры в 1874 и 2004 годах. Есть также мраморная табличка в память о Хорроксе. Церковные часы, подаренные прихожанами в память о Хорроксе, были установлены в 1859 году; на солнечных часах, установленных в 1875 году, есть цитата Хоррокса («Sine Sole Sileo»), которая переводится как «Без солнца я молчу».

В 1903 году художнику Форду Мэдоксу Брауну было поручено создать фрески, известные как «Манчестерские фрески» для Манчестерской ратуши . Картина под названием « Крэбтри наблюдает за прохождением Венеры в 1639 году нашей эры» представляет собой романтизированное изображение наблюдения Крэбтри за этим событием.

Твое возвратившееся потомство будет свидетелем; годы должны пройти, но затем, наконец, великолепное зрелище снова предстанет перед глазами наших далеких детей. Джеремия Хоррокс

9 июня 2004 года, на следующий день после того, как, как предсказывал Хоррокс, произошел первый из двух транзитов Венеры в 21 веке , памятная табличка с названием улицы в память об Уильяме Крэбтри была открыта на пересечении улиц Лоуэр-Бротон-роуд и Прайори-Гроув, что отмечает северная граница Крэбтри Крофт. В декабре 2005 года памятная доска была открыта в нескольких ярдах от коттеджа Айви на Лоуэр-Бротон-роуд, который, как полагают, был домом Крэбтри и его семьи в то время, когда он сотрудничал с Хорроксом. Второй транзит пары произошел 5 и 6 июня 2012 года и был отмечен празднованием, проведенным в церкви в Мач-Хуле, которое транслировалось в прямом эфире по всему миру на веб-сайте НАСА . Празднование также было проведено в бывшем доме Крэбтри в Бротоне, когда НАСА транслировало миллионам зрителей воссоздание наблюдения в коттедже Айви, вдохновленное фреской Форда Мэдокса Брауна, и проецировало прямую видеотрансляцию транзита с Гавайев на сторона дома.

Ссылки

Библиография

• Отон, Питер (2004). Транзит Венеры: короткая и блестящая жизнь Джереми Хоррокса, отца британской астрономии . Лондон: Вайденфельд и Николсон. ISBN  0-297-84721-Х .

СМИ, связанные с транзитом Венеры в 1639 году , на Викискладе?