Прохождение венеры через диск солнца. Прохождение Венеры по диску Солнца – событие, которое можно увидеть лишь раз в жизни. Вид с Земли

Уточнил расчёты орбиты Венеры, выполненные Кеплером, и заключил, что прохождения должны наблюдаться «парами» через 8 лет. Это позволило ему провести первое наблюдение этого явления с научными целями 4 декабря 1639 года (24 ноября по Юлианскому календарю , использовавшемуся тогда в Англии), из своего дома в Мач Хул, близ Престона в Англии .

1761 год

Особый интерес для науки представляли наблюдения «явления Венеры на Солнце», которые сделал М. В. Ломоносов 6 июня 1761 года . Это космическое явление было также заранее вычислено и с нетерпением ожидалось астрономами всего мира . Исследование его требовалось для определения параллакса, позволявшего уточнить расстояние от Земли до Солнца (по методу, разработанному английским астрономом Э. Галлеем), что требовало организации наблюдений из разных географических точек на поверхности земного шара - совместных усилий учёных многих стран .

Аналогичные визуальные исследования производились в 40 пунктах при участии 112 человек. На территории России организатором их был М. В. Ломоносов, обратившийся 27 марта в Сенат с донесением, обосновывавшим необходимость снаряжения с этой целью астрономических экспедиций в Сибирь, ходатайствовал о выделении денежных средств на это дорогостоящее мероприятие, он составил руководства для наблюдателей и т. д. Результатом его усилий стало направление экспедиции Н. И. Попова в Иркутск и С. Я. Румовского - в Селенгинск . Немалых усилий также стоила ему организация наблюдений в Санкт-Петербурге, в Академической обсерватории, при участии А. Д. Красильникова и Н. Г. Курганова . В их задачу входило наблюдение контактов Венеры и Солнца - зрительного касания краёв их дисков. М. В. Ломоносов , более всего интересовавшийся физической стороной явления, ведя самостоятельные наблюдения в своей домашней обсерватории, обнаружил световой ободок вокруг Венеры . Он обратил внимание на то, что при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникло «тонкое, как волос, сияние». При схождении Венеры с солнечного диска наблюдался светлый ореол - «пупырь» - вокруг части планеты, находящейся уже вне диска Солнца.

М. В. Ломоносов дал правильное научное объяснение этому явлению, считая его результатом рефракции солнечных лучей в атмосфере Венеры. «Планета Венера, - писал он, - окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного». Так впервые в истории астрономии , ещё за сто лет до открытия спектрального анализа , было положено начало физическому изучению планет. В то время о планетах Солнечной системы почти ничего не было известно. Поэтому наличие атмосферы на Венере М. В. Ломоносов рассматривал как неоспоримое доказательство сходства планет и, в частности, сходства между Венерой и Землёй. Этот эффект наблюдался многими, его видели Т. Бергман , П. Варгентин , Шапп д’Отрош , С. Я. Румовский, однако лишь М. В. Ломоносов правильно его интерпретировал . В астрономии этот феномен рассеяния света, отражение световых лучей при скользящем падении (у М. В. Ломоносова - «пупырь»), получил его имя - «явление Ломоносова » .

Интересен второй эффект, наблюдавшийся астрономами с приближением диска Венеры к внешнему краю диска Солнца или при удалении от него. Данное явление, открытое также М. В. Ломоносовым , не было удовлетворительно истолковано, и его, по всей видимости, следует расценивать как зеркальное отражение Солнца атмосферой планеты: особенно велико оно при незначительных углах скольжения, при нахождении Венеры вблизи Солнца. Учёный описывает его следующим образом :

Ожидая вступления Венерина на Солнце около сорока минут после предписанного в эфемеридах времени, увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде ровен. Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе, было также с некоторым отрывом и с неясностью солнечного края.

В преддверии прохождения Венеры по диску Солнца в 2012 году, два американских астронома выразили скепсис относительно того, что Ломоносов мог обнаружить атмосферу Венеры в 1761 году с помощью имевшегося в его распоряжении оборудования . Чтобы положить конец сомнениям, группа астрономов-любителей организовала наблюдение прохождения Венеры по диску Солнца 5-6 июня 2012 с помощью телескопов рефракторов 18 века и подтвердили, что атмосфера могла быть открыта Ломоносовым . Детальная реконструкция открытия Ломоносова показала адекватность его телескопа (одного из первых двух-линзовых ахроматов-рефракторов Доллонда) и особенную важность следования рецептам М. В. Ломоносова - а именно, использование предельно слабых солнечных фильтров и ведения наблюдения методами, повышающими чувствительность глаза . Было также выявлено, с какими параметрами надо выбирать ахроматические пары крон-флинт для объектива при создании близкой копии телескопа, использовавшегося Ломоносовым .

Не все экспедиции завершились удачно. Так экспедиция Александра Гуа Пингре , направлявшаяся на остров Родригес , по пути приняла участие в боевых действиях против англичан , из-за чего было потеряно много времени и Пингре прибыл на место лишь за 9 дней до начала наблюдений. Из-за плохой погоды Пингре не смог пронаблюдать начало и конец прохождения Венеры, что обесценило результаты экспедиции. Вскоре остров был захвачен англичанами, ученый был взят в плен и находился в заключении до отвоевания острова французами 3 месяца спустя. На обратном пути корабль Пингре также был атакован. Ученый был вынужден сойти на сушу в Лиссабоне и добираться в Париж по суше .

Экспедиции отправленные Лондонским королевским обществом также пострадали от войны. Так корабль, отправленный на Суматру был атакован французским кораблем, сильно поврежден и вернулся в порт. Со второй попытки экспедиция добралась до мыса Доброй Надежды , где пришлось задержаться, так как место назначения оказалось захваченным французами .

1769 год

Обработка наблюдений 1761 года дала большой разброс в значениях параллакса Солнца - от 8,5 до 10,5 секунды, отчасти поэтому для его уточнения наблюдения следующего прохождения Венеры по диску Солнца, происходившего в 1769 году , были развёрнуты с большим размахом во всём мире. В нескольких километрах от Ораниенбаумского дворца , вероятно, в районе села Бронна прохождение Венеры по диску Солнца 1769 года и последующее затмение Солнца наблюдала Екатерина II :3,4 . Петербургская Академия наук организовала множество экспедиций не только российских, но и специально приехавших для наблюдения этого редкого явления иностранных учёных в различные уголки страны. С. Я. Румовский направился наблюдать явление в Колу , Христофор Эйлер - в Орск , Л. Ю Крафт - в Оренбург , И. И. Исленьев - в Якутск . В путь их провожала лично Екатерина II :3 . В Петербурге готовились к наблюдениям другой сын Леонарда Эйлера - Альбрехт - и академик С. К. Котельников . Из числа иностранных учёных Жан-Людовик Пикте и Андре Малле отправились в Поной и Умбу , Георг Ловиц - в Гурьев , в Петербурге проводили наблюдения Христиан Майер и А. И. Лексель . Кроме того, была организована астрономическая экспедиция в Азию в составе П. С. Палласа , С. Г. Гмелина , Н. П. Рычкова :129 .

Поскольку наряду с наблюдениями собственно прохождения Венеры по диску Солнца в задачу российских экспедиций входило множество других научных и прикладных исследований, они имели очень большое значение не только для астрономии, но и для развития науки в целом. Что касается главной задачи - вычисления по наблюдениям 1769 года параллакса Солнца, то, пожалуй, наибольших успехов здесь добился С. Я. Румовский, использовавший методы Л. Эйлера и получивший значение параллакса 8,62 секунды , что ближе к теперешнему значению (8,80 секунды ), чем широко распространённая в научных кругах XIX века оценка Энке (8,58 секунды ) . Результаты работы российских экспедиций (по крайней мере в области астрономии) были опубликованы Петербургской Академией наук в 1770 году на латинском языке в издании «Novi commentarii Academiae scientiarum imperialis petropolitanae» .

Англией, Францией, Испанией и другими странами были организованы экспедиции в Северную Америку , Китай , Батавию , оборудовано около полутора сотен пунктов для наблюдений прохождения Венеры по диску Солнца. Особого внимания заслуживает пара английских экспедиций, направленных в сильно удаленные пункты на одном меридиане . В составе своей первой кругосветной экспедиции Джеймс Кук в сопровождении астронома Чарльза Грина посетил остров Таити в южной части Тихого океана . Другая экспедиция, возглавляемая главой венской обсерватории Максимилианом Хеллом и датским астрономом Педером Хорребоу направилась в норвежский город Вардё . Обе экспедиции закончились успешно, что позволило значительно уточнить параллакс Солнца .

И в этот раз не обошлось без политики. Испанские власти разрешили провести наблюдения на своих американских территориях только одной (французской) экспедиции, опасаясь, что проводимые вместе с астрономическими географические и геодезические изыскания запрашивавшие разрешение французы и англичане смогут использовать в военных целях. Экспедиция аббата Шаппа направилась в Калифорнию, но из-за встречных ветров в Тихом океане сильно задержалась. Опасаясь не успеть к сроку Шапп настоял на высадке близ обители Сан-Хосе-дель-Кабо , где в это время свирепствовал тиф . Наблюдения были проведены, но сам Шапп и большая часть команды умерли от болезни .

1874 год

С момента наблюдения предыдущего прохождения прошло более ста лет. На протяжении всего этого периода продолжалась обработка наблюдений прохождений Венеры 1761 и 1769 годов с целью возможно более точного определения параллакса Солнца. С. Я. Румовский пересмотрел свою первоначальную оценку (8,62 секунды ) и получил значение 8,67 секунды - ещё более близкое к современному значению параллакса. Однако преобладала оценка Энке 1820-1830-х гг. - 8,58 секунды , и лишь в 1864 году было получено значение, менее, чем на пять сотых секунды отличающееся от современного - 8,83 секунды :253 . Кроме того, в период между прохождениями Венеры по диску Солнца наука и техника не стояли на месте, за век появились новые и более точные инструменты, а после изобретения в 1840-х гг. новой технологии - фотографии - получал распространение фотографический метод наблюдений.

Подготовка к наблюдениям прохождения Венеры по диску Солнца 1874 года по поручению Петербургской Академии наук в основном проводилась Пулковской обсерваторией во главе с О. В. Струве . Было известно, что для определения параллакса Солнца прохождение Венеры 1874 года на территории России удобнее всего будет наблюдать в Сибири и на Дальнем Востоке , поэтому основные экспедиции были направлены в тот район. В России было оборудовано около трёх десятков пунктов наблюдения, обучен их персонал. Основными приборами были телескопы , гелиометры , включая новейший на то время прибор - фотогелиограф. Для целей определения параллакса Солнца также проводилось возможно более точное определеление координат пунктов наблюдения. Несколько экспедиций было отправлено за границу. На российском Дальнем Востоке явление наблюдали М. Л. Онацевич и Б. Гассельберг, в Японии - К. Струве, в Египте - В. К. Дёллен . На многих станциях наблюдениям помешала облачность, однако определённые результаты и, в частности, фотографии В. Гассельберга, сделанные в районе Посьета , были получены и опубликованы в 1877 и 1891 гг. :15-16

Для наблюдений прохождения Венеры 1874 года были организованы британская, германская и американская экспедиции на Кергелен . В том же году была направлена специальная экспедиция с целью получения фотографий прохождения Венеры по диску Солнца, которую возглавлял Г. Дрэпер . Было опубликовано некоторое количество фотографий прохождения Венеры по диску Солнца, в частности, фотография, сделанная в 8,95 секунды . Обработка наблюдений прохождения 1874 года была ещё в самом разгаре :301 . Поэтому экспедиций для наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца 1882 года было меньше, чем в 1874 году. В частности, в западное полушарие были направлены четыре немецкие экспедиции. Участник французской экспедиции на Мартинику для наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца Ф. Ф. Тиссеран в 1881 году приезжал в Пулково за гелиометрами для неё. Тем не менее, развитие технологии привело к тому, что количество фотографий прохождения 1882 года исчислялось тысячами, и они играли важную роль в определения параллакса Солнца. В их обработке использовали микроскопы :553 .

Наблюдения прохождений Венеры по диску Солнца, начиная с самого первого, и особенно наблюдения прохождений в XVIII-XIX веках в значительной степени обусловили точность оценки параллакса Солнца - 8,80 секунды - принятой на Международной конференции по фундаментальным звездам 1896 года на основании обработки результатов измерений по параллактическому и другим методам определения этой величины :253 . Таким образом, значение главной единицы измерения расстояний по крайней мере в Солнечной системе - расстояния от Земли до Солнца - измерение которого составляло одну из важнейших задач астрономии начиная со средних веков, к концу XIX века было определено с хорошей точностью.

2004 год

Весь XX век прошёл без прохождений Венеры по диску Солнца, наблюдаемых с Земли. С помощью появившихся в середине XX века радиолокационных методов определения расстояний до планет с большой точностью было вычислено расстояние от Земли до Солнца и оказалось, что оценки конца XIX века были довольно близки к современным. После запуска «Спутника-1 » стало принципиально возможным наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца не только с Земли, но и из космоса, причем в принципе, в любой момент времени (нужно, чтобы в тот момент Венера располагалась между космическим аппаратом и Солнцем). Не только с Земли, но и прямыми измерениями на Венере была детально исследована её атмосфера , открытая М. В. Ломоносовым во время прохождения 1761 года.

Тем не менее, наблюдение прохождения Венеры по диску Солнца с Земли и в начале XXI века представляло интерес. Для земного наблюдателя это явление произошло в 2004 году. Полностью его можно было наблюдать в восточном полушарии , включая большую часть России, за исключением лишь самой восточной её части, где явление наблюдалось до заката - в Европе, Азии и Африке. Прохождение Венеры по диску Солнца можно было наблюдать в прямом эфире на экране компьютера из любой точки земного шара, технологии позволяли записывать прямые наблюдения на видео и затем просматривать с любой скоростью. Было сделано много фотографий прохождения Венеры по диску Солнца 2004 года из космоса - спутником TRACE и как минимум ещё одним ИСЗ. Время явления для любой точки Земли, включая моменты контактов, можно было определить с помощью специальных компьютерных программ-планетариев с неплохой точностью. Такие данные программ различных производителей несколько различались (разброс - до 20 минут ), поэтому при определении моментов контактов всё-таки больше доверия было данным, публикуемым астрономическими обсерваториями в астрономических календарях (например, в «Астрономическом календаре Пулковской обсерватории на 2004 год») и других изданиях :12 .

По-прежнему важным было наблюдение «явления Ломоносова», появилось новое применение - измерение ослабления солнечного света Венерой при прохождении для отладки методов поиска экзопланет , любители проверяли параллактическим методом значение астрономической единицы

Прохожде́ние Вене́ры по ди́ску Со́лнца - разновидность астрономического прохождения (транзита), - имеет место тогда, когда планета Венера находится точно между Солнцем и Землёй, закрывая собой крошечную часть солнечного диска. При этом планета выглядит с Земли как маленькое чёрное пятнышко, перемещающееся по Солнцу. Прохождения схожи с солнечными затмениями, когда наша звезда закрывается Луной, но хотя диаметр Венеры почти в 4 раза больше, чем у Луны, во время прохождения она выглядит примерно в 30 раз меньше Солнца, так как находится значительно дальше от Земли, чем Луна. До наступления эпохи покорения космоса наблюдения этого явления позволили астрономам вычислить расстояние от Земли до Солнца методом параллакса.

Продолжительность прохождения обычно составляет несколько часов (в 2004 году оно длилось 6 часов). В то же время, это одно из самых редких предсказуемых астрономических явлений. Каждые 243 года повторяются 4 прохождения: два зимой (через 8 лет), затем долгий промежуток в 121,5 года, ещё два летом (опять через 8 лет) и промежуток в 105,5 года:247. Например, предыдущие зимние прохождения произошли 9 декабря 1874 года и 6 декабря 1882 года. Недавнее прохождение случилось в 2004 году, 8 июня, а следующее состоится в 2012 году 6 июня на восходе в восточном полушарии и 5 июня на закате в западном. Последующие прохождения будут только в 2117 и 2125 годах, опять в декабре.

Это явление можно безопасно наблюдать, принимая те же меры предосторожности, что и при частном солнечном затмении. Наблюдение яркого солнечного диска без защиты глаз может серьёзно или даже полностью повредить сетчатку глаза.

2012 год

Прохождение Венеры по диску Солнца 2012 года - последнее в XXI веке для земного наблюдателя. Его можно будет наблюдать полностью в тихоокеанском регионе, включая большую часть России. В большей части Европы будет наблюдаться лишь часть явления после восхода, Северной Америки - до заката (кроме тех районов, где Солнце не заходит за горизонт, в этих районах прохождение будет видно полностью).
Как и в предыдущее прохождение текущей пары, происходившее в 2004 году, с помощью специальных приборов было возможно наблюдение явления Ломоносова: при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникает «тонкое, как волос, сияние» - следствие наличия у планеты атмосферы, открытой М. В. Ломоносовым при прохождении Венеры по диску Солнца 1761 года. Во время более частых прохождений Меркурия по диску Солнца этот эффект не наблюдается, поскольку у Меркурия нет атмосферы.

6 июня произошло интересное астрономическое явление - прохождение Венеры по диску Солнца. Для наблюдателя с Земли это выглядело как перемещение темного круга на фоне Солнца, продолжавшееся в течение нескольких часов.

Событие знаменательно тем, что следующий проход произойдет только в 2117 году. А также тем, что впервые данное явление было снято в таком высоком разрешении. Это было сделано камерой космической обсерватории НАСА SDD (Solar Dynamics Observatory), наблюдающей за нашим светилом с земной орбиты.

Транзит Венеры над Нью-Дели, Индия

Прохождение Венеры по диску Солнца, также называемое транзитом Венеры, — это разновидность солнечного затмения, при котором Землю и Солнце разделяет не Луна, а Венера. Хотя диаметр Венеры почти в 4 раза больше, чем у Луны, во время своего транзита она выглядит в 30 раз меньше Солнца, так как находится значительно дальше от Земли, чем Луна.

Планета Венера видна в виде крохотной черной точки на солнечном диске, 6 июня 2012 года. Также видна башня в Читторгархе, Индия.

Астроном-любитель наблюдает транзит Венеры, Йена, Германия

Продолжительность прохождения обычно составляет несколько часов. В то же время, это одно из самых редких предсказуемых астрономических явлений. Каждые 243 года повторяются 4 прохождения: два в декабре (с разницей в 8 лет), затем промежуток в 121,5 года, ещё два в июне (опять с разницей 8 лет) и промежуток в 105,5 года.

Прохождение Венеры по диску Солнца в Аммане, Иордания

Самолет на фоне Солнца, на фоне которого видна Венера

Снимок, полученный Обсерватории солнечной динамики НАСА

Солт-Лейк-Сити, штат Юта, США

Птица и один из шпилей Тадж-Махала на фоне Солнечного диска

Вид сверхвысокого разрешения на транзит Венеры. Снимок сделан с орбитальной обсерватории солнечной динамики НАСА.

Вид на Венеру с Обсерватории солнечной динамики

Солнце встает за облаками над Балтийским морем, пока Венера проплывает мимо, Колобжег, Польша

Солнце в Эджуотер-парке, Кливленд, штат Огайо, США

Нью-Дели, Индия

Транзит Венеры крупным планом на снимке, сделанном с помощью обсерватории солнечной динамики НАСА

Колобжег, Польша

Во время движения по орбите через каждые 583,93 суток оказывается между Солнцем и Землей. Данная конфигурация называется "нижнее соединение". В такие моменты небесное тело может вызывать частичные затмения, проецируясь на диск светила. Однако Венера меньше солнечных в 30 раз. Из-за этого при наблюдении в телескоп можно увидеть на фоне диска звезды в виде маленького темного кружочка. Однако можно наблюдать данное явление и без такого прибора. Люди могут лицезреть прохождение Венеры по диску Солнца даже через темное стекло. Если бы данная планета находилась в одной плоскости с Землей, то это явление повторялось бы при каждом нижнем соединении. Однако она имеет наклон к эклиптике 3,395. Поэтому в нижних соединениях небесное тело проходит южнее или севернее светила. Это связано с особенностями движения данной планеты. Прохождение Венеры по диску Солнца может быть возможным, если нижнее соединение должно состояться вблизи узла орбиты планеты.

В Римской империи каждые 110 лет проходили Столетние игры. Их девиз был таков: "Данное событие никто до этого не видел и больше никогда не увидит". Такой большой промежуток между играми выбирался, чтобы даже долгожители не смогли дотянуть до нового праздника. Прохождение Венеры по диску Солнца - крайне интересное событие. Оно случилось в 2012 году 6-го июня. Перед этим оно произошло в 2004 году. Однако вряд ли кто-нибудь из тех людей, кто наблюдал данное явление, увидит его снова. Прохождение Венеры по диску Солнца является парным явлением. Сначала случаются два летних пересечения светила с восьмилетним промежутком, а после этого, спустя 105 лет, - два зимних, тоже с перерывом в 8 лет. Далее, через 121 с половиной год, опять происходят парные летние прохождения. Следующее подобное явление состоится в 2117 году.

Наблюдения в прошлом

В наше время никто уже не ожидает больших научных открытий от созерцаний прохождения Венеры по диску Солнца, однако в XVIII столетии научный мир Европы ездил в экспедиции в дальние края, чтобы зафиксировать данные явления (1761 и 1769 гг.) из различных мест планеты. Эти наблюдения позволили узнать параллакс нашей звезды, размер Солнечной системы и расстояние от звезды до Земли. Ломоносов, благодаря им, смог определить, что у Венеры имеется атмосфера, разглядев тонкий светлый ореол около планетарного диска, который возникал из-за рефракции лучей светила в атмосферном газе. Прохождение Венеры по диску Солнца 2012 особых открытий, конечно же, не принесло.

Как наблюдать подобные явления

Путь Венеры через диск звезды и другие события, связанные со светилом, необходимо наблюдать сквозь темное стекло, способное ослабить интенсивный свет. В противном случае можно сильно травмировать глаза. Для этих целей неплохо подходит защитная маска электросварщика. Для наблюдений также можно использовать закопченное на огне стекло или сложенную в несколько слоев фотопленку, которая засвечена и проявлена. Эти аксессуары являются неплохими светофильтрами. Чтобы безопасно наблюдать явление в телескоп, необходимо задиафрагмировать его объектив где-то наполовину, а у окуляра использовать темное стекло или же магнитные диски от старых компьютерных дискет.