10年前的今天,本世纪最后一次金星凌日

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10年前的今天,本世纪最后一次金星凌日

什么是金星凌日?

当金星从太阳与地球之间经过,且从地球看去恰好掠过太阳表面,就被称作金星凌日。

金星凌日的原理与日食一样,只不过金星离我们要更远,因此在太阳表面只能留下一个小黑圆点。

通常金星凌日可以持续数小时,减光保护后可以观测、记录整个过程。

下一次什么时候?

金星凌日是罕见的天象,每243年可以看到4次,每两次为一组,一组间的两次间隔8年。

上一组的金星凌日发生在2004年的6月8日与2012年的5月6日,再前一次发生在1882年12月,而下一组则要等到2117年的12月。

金星凌日观测史

最早的记载可能来自阿拉伯哲学家法拉比,但他看到的很有可能是太阳黑子。

而在玛雅潘中发现的壁画,则被认为有可能是对发生于12或13世纪金星凌日的记录。

1639年金星凌日

首次留有记录的金星凌日科学性观测发生于1639年,英国天文学家杰雷米亚·霍罗克斯与朋友威廉·克拉布特里共同进行了这次观测。

开普勒曾预测这次凌日不会发生,金星仅仅会与太阳擦肩而过。杰雷米亚·霍罗克斯修正了开普勒的计算结果,并最终通过将太阳影像投影到纸上完成了观测。

杰雷米亚·霍罗克斯观测1639年金星凌日(威廉·理查·拉凡德绘于1903年)

1761年金星凌日

哈雷于1716年发表论文建议各国科学家关注1761年与1769年的金星凌日,法国天文学家改进计算方法后,扩展了观测地方范围,并再次想欧洲天文学者发出了观测1761年金星凌日的提议。

哈雷于1716年提交到皇家学会但文章,展示了如何通过金星凌日计算日地距离。

当年观测金星凌日的天文学家大多来自英国与法国,但受到战争、疾病、天气影响,只有部分天文学家成功完成了观测。

俄国米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫基于自己在圣彼得堡科学院对1761年金星凌日的观测结果发现金星存在大气层。

1769年金星凌日

1769年,参与观测金星凌日的天文学家也不少,他们分别选择在加拿大、美国、大溪地、挪威等地金星观测。

因为当时的技术无法克服我们今天知道的“黑滴现象”的影响,当时的天文学家无法得知凌日开始和结束足够准确的时间。这一现象长期以来被认为是金星稠密的大气层造成的,并且是金星存在大气层的证据之一。不过,近年的研究显示这一效应可能是来源于观测仪器存在的缺陷。

  • 黑滴现象:在金星凌日时,金星完全进入太阳内侧之后的瞬间及金星完全在太阳内侧即将离开太阳之前的瞬间会有一段时间,地球上的观测者可能看到金星会像太阳边缘附近的水滴一样。

1769年金星凌日观测记录中描绘的黑滴现象。

即便存在黑滴效应,法国天文学家杰罗姆·拉朗德依旧结合1761年与1769年的观测数据,计算出1天文单位大约为1.53亿千米(误差±100万千米,约0.65%),比此前计算结果有大幅改进。

1874年金星凌日

1874年的金星凌日,受到了前所未有的重视,包括美国、英国、意大利、荷兰、德国、法国、俄国在内的多国都派出了观测队。

他们选择在俄罗斯、长崎、北京、开罗、檀香山、毛里求斯、西贡等地金星观测。

皮埃尔·让森于日本拍摄的金星凌日照片

这次金星凌日,首次用到了摄影技术,但是却没有比18世纪的观测有太大改善。

美国拍摄下了多张清晰的金星经过太阳表面的照片,但关键的“接触时刻”却受到了黑滴现象的影响。

英国派往檀香山的观测队队长乔治·莱昂·塔普曼与他架设的望远镜

1882年金星凌日

由于1874年观测结果不如人意,到1882年时,天文学家对金星凌日的热情下降不少。

但欧美各国还是向世界各地派出了观测队,而由于本次金星凌日欧美国家也能观测到,媒体的报道点燃了民众的热情,有许多民众聚集在城市广场集体观测。

1882年,美国海军天文台拍摄地金星凌日影像。

可喜的是,美国海军天文台在1882年的观测结果也比8年前有较大的改善,基于这次观测数据,页计算出了更为精确的日地距离。

2004金星凌日

在1999年水星凌日之后,2004年的金星凌日成为了大众期待的重要天象。

欧洲南方天文台等组织策划了国际性的金星凌日教育项目,通过1510名参加者观测到的4,550个接触时刻计算出天文单位的精确值为1.49608708 ± 0.00011835亿千米,这与公认值的误差只有0.007%。

两组接触时刻的照片。左侧质量较差的照片中可以看到黑滴现象。

这次观测,发现太阳周边昏暗现象与过去望远镜蹲在性能缺陷是造成黑滴效应的成因。

此外,由于金星凌日时造成的太阳亮度小幅下降,与探测系外行星的“凌日法”的相似,也让天文学家从另一个角度进行了研究,为精进系外行星搜寻提供了帮助。

2012年金星凌日

作为最近的一次金星凌日,吸引了前所未有的大众关注。

日出卫星拍摄的2012年金星凌日

美国NASA的太阳动力学天文台与日本的JAXA的日出卫星都拍摄了金星凌日过程的超清影像。

从金星黑色的圆盘周围,可以看到细细的光晕,这正是1761年罗蒙诺索夫观测到的由于金星大气层折射太阳光造成的现象。

波长171 Å的紫外线假色太阳影像,金星位于右上角。

科学家通过当年的地面数据与金星快车卫星的观测数据了解了金星大气层的竖直分布;哈勃望远镜通过月球表面反射简介观测了金星凌日。

结语

金星凌日漫长的周期,意味着当下阅读文章的各位,大多无法亲眼一睹。

如果10年前的今天,你亲眼所见,那无疑是十分有幸;

而若你没能见到,虽有遗憾,但也不用丧气,记录下过程的影响也同样精彩。

愿未来,我们都能感受更多宇宙的神奇与美好。