Fascynujące "dublowanie" Wenus

Luneta wyposażona w filtr słoneczny i kamerę CCD przygotowana do rejestracji tranzytu (w tle pracownicy Zakładu Astrofizyki wraz z innymi uczestnikami obserwacji w oczekiwaniu na możliwość rozpoczęcia rejestracji).

Od czasów Ptolemeusza astronomowie wiedzieli, że istnieje możliwość przejścia tej planety przed tarcza słoneczną. Zjawisko to jest bardzo widowiskowe. Zainteresowanie tym zjawiskiem pogłębia fakt, iż obserwacja i analiza tranzytu daje możliwość wyznaczenia długości jednostki astronomicznej, czyli odległości Ziemi od Słońca.

Trochę historii ...

Johannes Kepler jako pierwszy potrafił z zadowalającą dokładnością wyliczyć daty przejść Merkurego i Wenus. Do obserwacji używał urządzenia optycznego: kamery obscura. W 1627 Kepler opublikował wyniki obliczeń położeń planet w Tablicach Rudolfiańskich. Stanowiły one pomoc dla astronomów w trakcie obserwacji. Swoją rolę spełniały przez niemal 200 lat. Na podstawie obliczeń nieżyjącego już Keplera w listopadzie, a następnie w grudniu 1631 roku Pierre Gassendi, Cystat i Remus Quitanus jako pierwsi dokonali obserwacji przejścia Merkurego, a później Wenus. Pierwszej udokumentowanej obserwacji dokonał w grudniu 1639 roku Harrocks, stosując w obserwacjach metodę projekcyjną.

Niestety, złe warunki pogodowe nie pozwoliły mu na obserwację tzw. pierwszego kontaktu. Tym samym Horrocs nie mógł dokonać obliczeń odległości Ziemia-Słońce. Simon Newcomb, XIX wieczny astronom, określił to słowami: "Utracona okazja, której nauka żałuje od stuleci i jeszcze długo będzie żałowała". To samo przejście było obserwowane jeszcze tylko przez jedną osobę - przyjaciela Harrocksa, Williama Crabtree. Niewątpliwie do wyznaczenia długości jednostki astronomicznej przyczynił się Edmond Halley, który w 1677 roku na podstawie obserwacji tranzytu Merkurego wyznaczył odległość Ziemia-Słońce. Z uwagi na małą precyzję wynik osiągnięty przez Halleya był pięć razy większy od rzeczywistego. W 1691 roku Halley opublikował daty czterech kolejnych przejść Wenus, przez co spopularyzował te obserwacje. Dało to szanse innym badaczom na osiągnięcie lepszych wyników.

Z tranzytów z lat 1761 (obserwowano je z 65 miejsc) i 1769 (obserwacje prowadzone z 77 miejsc) zachowały się tylko ręczne zapiski astronomów. Rozwój techniki w XIX wieku dał potężne narzędzie ówczesnym astronomom. Była to fotografia. Pierwszym przejściem, który doczekał się dokumentacji zdjęciowej był tranzyt w roku 1874. Kolejnym, tranzyt w 1882 roku z którego zachowało się 1400 zdjęć.

Na przełomie XIX i XX wieku Simon Newcomb zebrał i zweryfikował wyniki obserwacji wszystkich czterech obserwowanych przejść Wenus i uwzględniając najnowsze wyniki pomiarów prędkości światła dokonanych przez siebie i Michelsona, obliczył paralaksę Słońca jako równą 8.8". Paralaksa ta odpowiada długości jednostki astronomicznej 149500000 kilometrów, czyli zaledwie o około 100000 kilometrów mniej, niż wartość przyjmowana na dzień dzisiejszy.
Obecnie odległości ciał w Układzie Słonecznym mierzone są metodami bezpośrednimi, za pomocą radarów i dalmierzy laserowych.

Na czym to polega?

Okres obiegu Wenus wokół Słońca wynosi tylko 224,7 dnia. Jest zatem krótszy od roku ziemskiego. Z faktu tego wynika, iż Wenus porusza się ze znacznie większą prędkością kątową wokół Słońca niż Ziemia. Gdyby orbity obu planet leżały w jednej płaszczyźnie, dokładnie co 583,92 dni planety ustawiałyby się w jednej linii wraz ze Słońcem. Mówiąc językiem kierowców Formuły 1 dochodziłoby do "dublowania" Ziemi przez Wenus. Ponieważ płaszczyzny te nachylone są do siebie pod kątem 3,4 stopnia, płaszczyzny orbit tych planet przecinają się. Ziemia w pobliżu punktów przecięć znajduje się co pół roku, w czerwcu oraz grudniu. Gdy równocześnie Ziemia i Wenus znajdą się w pobliżu tych punktów, a zarazem znajdują się po jednej stronie względem Słońca, dochodzi do zjawiska przejścia, czyli inaczej tranzytu Wenus. Zjawisko to zachodzi w odstępach czasowych: 8, 121.5, 8 i 105.5 lat. Łączny czas trwania cyklu przejść Wenus wynosi 243 lata ziemskie.

Tranzyt Wenus

6 czerwca mieliśmy okazję oglądania tego bardzo interesującego zjawiska astronomicznego. Oczywiście, nie było takiej możliwości, aby środowisko kieleckich astronomów pozostało w tej sytuacji bierne. W ramach tego Zakład Astrofizyki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jana Kochanowskiego przygotował szereg atrakcji dla wszystkich chętnych. Należy nadmienić, iż tylko ta instytucja z terenu województwa świętokrzyskiego była oficjalnie zgłoszona i zarejestrowana w programie VT-2012. Zadaniem projektu było koordynowanie pokazów oraz imprez towarzyszących (wykłady, prelekcje) i popularyzowanie tego zjawiska. Dla zainteresowanych osób 5 czerwca w godzinach popołudniowych doktor Janusz Krywult z Zakładu Astrofizyki wygłosił prelekcję "Wenus w objęciach Słońca". Poruszał na niej tematy związane zarówno z budową tych dwóch obiektów astronomicznych, jak i szczegółowo omówił zjawisko przejścia Wenus przed tarczą Słońca. Wykład bogaty był też w informacje dotyczące metod bezpiecznego obserwowania tego zjawiska.

W wykładzie uczestniczyło ponad 50 osób ze świętokrzyskiego. Nazajutrz, skoro świt, pracownicy Zakładu zjawili się wraz z liczną grupą mieszkańców regionu na tarasie obserwacyjnym Obserwatorium Instytut Fizyki Uniwersytetu Jana Kochanowskiego celem obserwacji na żywo tranzytu Wenus. Niestety, tym razem pogoda nie dopisała. Mimo to zakład był przygotowany na taką ewentualność. Wykorzystując fakt pracy w dużym międzynarodowym przedsięwzięciu jakim jest VT2012, pracownicy zakładu za pomocą dostępnych nowoczesnych technik przekazu informacji transmitowali na żywo przejście Wenus z obserwatoriów zlokalizowanych na obszarach o lepszych na tą chwilę warunkach pogodowych. Obrazy te z niewielkim opóźnieniem umieszczane były również na stronie głównej naszej Uczelni.

Sukces pod Płockiem

Dodatkowo należy wymienić, iż pracownik Instytutu Fizyki magister Karol Szary udał się w podróż celem zarejestrowania tranzytu z jakiegoś zakątka Polski. Wybór padł na okolice Płocka. To przedsięwzięcie bardzo się opłaciło gdyż pogoda w Płocku była fantastyczna i w ten sposób powstał obszerny materiał poświęcony temu zjawisku. Kilka klatek z liczącego sobie ponad 1100 zdjęć materiału zamieszczamy obok.

Podsumowaniem całej akcji była specjalna prezentacja planetaryjna dla wszystkich, którzy pomimo bardzo wczesnych godzin rannych znaleźli chwilę na astronomię. Za zainteresowanie i docenienie naszych wysiłków w przygotowanie tranzytu chciałem serdecznie podziękować wszystkim uczestnikom pokazu i wykładu.