Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 20 – vyšlo 18. května, ročník 10 (2012) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

20/2012

Přechod Venuše dne 6. 6. 2012

Petr Kulhánek

Ve středu 6. června 2012 ve 2 hodiny ráno se bude nacházet planeta Venuše v dolní konjunkciKonjunkce – planeta a Slunce mají stejnou ekliptikální délku neboli rektascenzi. Při horní konjunkci je Slunce mezi Zemí a planetou. U vnitřních planet (Merkuru a Venuše) může nastat také dolní konjunkce, při níž je planeta mezi Zemí a Sluncem. a dojde k výjimečnému úkazu, jehož pozorování si nebudeme následujících 105 let moci dopřát, a to k přechodu (tranzituTranzit – přechod nebeského tělesa přes jiné těleso. Příkladem může být situace, kdy z místa pozorovatele přechází (většinou opakovaně) exoplaneta přes mateřskou hvězdu. Klíčovými parametry tranzitu jsou: počátek tranzitu (vstup), střed tranzitu, konec tranzitu (výstup) a hloubka tranzitu neboli pokles magnitudy pozorovaného tělesa způsobený přechodem.) Venuše přes sluneční kotouč. Jedná se v podstatě o zákryt jednoho tělesa sluneční soustavy jiným, o jakési „zatmění Slunce“ Venuší. Ovšem vzhledem ke vzdálenosti Země a Venuše budeme na slunečním disku pozorovat pouze pomalu se pohybující černý kotouček. Za pomoci vhodného filtru (nejlépe svářečský filtr č. 13) tento úkaz uvidíme i pouhým okem. Z našeho území bude pozorovatelný pouze konec úkazu (poslední 2 hodiny), neboť u nás Slunce v jeho průběhu vychází. Slunce bude nízko nad obzorem a pozorovací podmínky zdaleka nebudou optimální, přesto by bylo škoda se o sledování tak vzácného jevu alespoň nepokusit.

Přechod v roce 2004. Zdroj [6].

Slunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. Venuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku. Země – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru.

Přechody Venuše a čísla

K přechodu Venuše přes sluneční disk dojde, pokud je Venuše na spojnici Země a Slunce. Ke stejnému prostorovému uspořádání dojde, pokud je n-násobkem siderickéSiderická perioda – doba mezi dvěma po sobě následujícími návraty tělesa na nebeské sféře k téže hvězdě. Jde tedy o periodu měřenou vzhledem ke vzdáleným hvězdám. Na příklad siderická oběžná doba Země kolem Slunce je 31 558 149,5 sekund (8 766,15264 hodin neboli 365,25636 dní). (vzhledem ke hvězdám) doby oběhu Země kolem Slunce roven k-násobku siderické oběžné dráhy Venuše kolem Slunce. Podmínku lze zapsat jako rovnici

365,25636 n = 224,701 k,

365,25636 (n + ½) = 224,701 (k + ½)

kde n a k jsou přirozená čísla. Druhý vztah odpovídá přechodu posunutému o 180°, tedy o polovinu oběžné doby každého z těles. Analýzou obou vztahů zjistíme, že k přechodům bude vždy docházet ve dvojicích, mezi nimiž uplyne 8 roků. Následující dvojice přechodů pak nastane po 113 letech a další dvojice po 130 letech. Pak se situace bude opakovat. V tabulce jsou všechny přechody od vynálezu dalekohledu:

první z dvojice	druhý z dvojice	Δt
7. 12. 1631	4. 12. 1639	–
6. 6. 1761	3. 6. 1769	130 let
9. 12. 1874	6. 12. 1882	113 let
8. 6. 2004	6. 6. 2012	130 let
11. 12. 2117	8. 12. 2125	113 let

Přechod Venuše zaznamenaný v roce 1874. Napravo dole je patrný optický klam
tzv. černé kapky (Venuše se zdá být propojena s okrajem Slunce). Zdroj: [1].

Každý přechod Venuše přes sluneční disk má 4 významné časy, tzv. kontakty T1 až T4. Symbolem T1 označujeme první kontakt Venuše se Sluncem, tedy okamžik, kdy se bližší okraj Venuše dotkne okraje Slunce a vlastní úkaz započne. T2 je okamžik, kdy je vzdálenější okraj Venuše nad slunečním okrajem, tj. Venuše již bude celá před slunečním diskem. Kontakty T3 a T4 jsou definovány obdobně a reprezentují to, jak Venuše opouští sluneční disk. V následující tabulce naleznete u nás viditelné kontakty přechodů z let 2004 a 2012 v SELČSEČ – středoevropský čas. SEČ je roven světovému času + 1 hodina. V období od poslední březnové neděle do poslední říjnové neděle platí tzv. letní čas (SELČ), který je roven světovému času + 2 hodiny..

Průběh přechodu Venuše 2004 a 2012 (SELČ)
událost	8. 6. 2004	6. 6. 2012
východ Slunce	04 h 52 min	04 h 53 min
první kontakt	07 h 20 min	nepozorovatelný
druhý kontakt	07 h 39 min	nepozorovatelný
třetí kontakt	13 h 04 min	06 h 38 min
čtvrtý kontakt	13 h 23 min	06 h 55 min

Jak pozorovat

Nikdy se nedívejte přímo do Slunce, i když při současném přechodu bude Slunce nízko nad obzorem, mohlo by vám poškodit zrak. Pro pozorování okem je ideální svářečský filtr č. 13, který seženete v kvalitnějších železářstvích nebo v obchodech s potřebami pro svářeče. Jako méně kvalitní náhražka pro krátkodobější pozorování může posloužit stará disketa nebo CD disk, při úplné nouzi rentgenový snímek. Před dalekohled je třeba dát speciální filtr. Nejlevnější způsob je vyrobit si filtr ze sluneční fólie (speciální hliníková fólie o tloušťce přibližně 0,01 mm, která redukuje světlo na 0,001 %). Filtr se nasadí na objektiv dalekohledu. Sluneční fólie vyrábí například firma Baader pod označením Astro Solar Safety Film. Další možností je tzv. sluneční hranol, který se dává před okulár a který odvede podstatnou část světla bokem. Pokud máte k dispozici H alfa filtr, můžete přechod pozorovat spolu s protuberancemi a erupcemi. Kvalitní H alfa filtry jsou velmi drahé a jejich pořizovací cena je nejméně několik desítek tisíc korun.

Baader folie (nalevo) a její použití (napravo). Zdroj: Internet.

Trocha historie

Pozorování přechodů (tranzitů) Venuše přes sluneční kotouč sehrálo v historii astronomie velice důležitou úlohu. Změřením okamžiků jednotlivých fází tohoto úkazu z různých míst na Zemi bylo totiž možné určit vzdálenost Země-Slunce a s pomocí Keplerových zákonů pak i vzdálenosti ostatních planet. První přechody planet přes sluneční kotouč předpověděl na základě Rudolfinských tabulek Jan Kepler (1571–1630). Šlo o přechod Merkuru dne 7. listopadu 1631 a přechody Venuše 6. prosince 1631 a 6. června 1761. Přechod z roku 1631 nebyl z většiny Evropy pozorovatelný, a tak se prvním pozorovaným přechodem stal tranzit z 4. prosince 1639. Tento přechod vypočetl anglický astronom Jeremiah Horrox (1619-1641) a jako první ho také pozoroval.

Jeremiah Horrox (1619-1641)  při pozorování přechodu Venuše přes sluneční disk
v roce 1639. Venuši pozoroval za pomoci projekce Slunce na stínítko. Zdroj: [2].

Jeremiah Horrox odhadnul úhlovou velikost Venuše 11′6″ a vzdálenost Slunce na necelých 100 milionů kilometrů. Pozorování také na Horroxovu žádost prováděl jeho spolužák William Crabtree, takže tento přechod viděli dva lidé. Skotský matematik a astronom James Gregory (1638–1375) navrhnul použít přechodů Venuše k výpočtu sluneční paralaxy. Jde o úhel, pod kterým by byl vidět poloměr Země ze středu Slunce. Pokud se pozoruje přechod Venuše ze dvou míst na Zemi, je možné tento úhel z geometrických parametrů přechodu snadno určit. Metodu rozpracoval do použitelné podoby Edmond Halley (1656–1742) a odstartoval tak závod o co nejpřesnější určení sluneční paralaxy a tím vzdálenosti Země od Slunce. Osudy mnoha pozorovacích skupin při přechodu z roku 1761 byly poznamenány válkou mezi Francií a Anglií. Následující přechod v roce 1769 pozorovalo přes 150 astronomů na 80 místech na Zemi. Většinu pozorování zpracoval německý astronom Johann Franz Encke (1791–1865) a v roce 1824 dospěl k tomu, že astronomická jednotka má velikost 153 340 000 km, což je jen o 3 % vyšší hodnota, než je udávána dnes. Ze znalosti průměrné vzdálenosti Země od Slunce bylo možné určit skutečné vzdálenosti těles ve sluneční soustavě, průměry planet a z Newtonova zákona i jejich hmotnosti. Přechody planety Venuše přes sluneční kotouč proto sehrály podstatnou roli v chápání naší sluneční soustavy. Dnešní hodnota sluneční paralaxy je 8,79415“ a astronomické jednotky 149 597 870 691 ± 0,6 m.

Určení sluneční paralaxy ze dvou různých míst pozorování.  Úhly α_A,  α_B,  π_V, lze určit
ze Země. Úhel π_S se snadno dopočte. Jde o paralaxu dvou pozorovacích míst A a B,
tu je pak třeba přepočítat na paralaxu odpovídající poloměru Země. Zdroj: [2].

Víte, že

Víte, že si Michail Lomonosov povšimnul při pozorování přechodu Venuše  dne 6. června 1761 zářícího prstýnku kolem Venuše a vysvětlil ho správně jako atmosféru Venuše? Víte, že v roce 1874 uvolnil kongres Spojených států částku 175 000 USD na pozorování přechodu Venuše dne 9. prosince 1874? Astronomická jednotka byla určena jako 148,1 až 149,4 milionů kilometrů. Víte, že při posledním přechodu Venuše v roce 2004 již na Zemi nežil nikdo, kdo by tento jev pozoroval? Od posledního přechodu totiž uplynulo 122 let. Víte, že při kontaktech T2 a T3 dojde k tzv. efektu černé kapky, který znemožní změření přesného okamžiku kontaktů? Optický klam způsobí, že disk planety je jakoby spojen s okrajem Slunce malou kapkou.

Klip týdne: Venuše

Venuše. Nejjasnějším objektem na noční obloze je římská bohyně lásky – večernice, jitřenka a Venuše v jednom. Ještě před půl stoletím jsme si mysleli, že Venuše je velmi podobná Zemi a poeticky ji nazývali sestrou Země. Její rozměry jsou skutečně podobné rozměrům Země, ale to je tak asi vše. V roce 1989 se vydala na pouť k Venuši sonda Magellan. Venuše je pokrytá extrémně hustou oblačností, a proto lidé ze Země nikdy nespatřili povrch planety Venuše. Magellan měl na palubě zařízení, které bylo schopné prohlédnout skrze husté mraky a zmapovat povrch planety. Na videu vidíte snímky oblačnosti, která obíhá planetu jednou za 6 pozemských dní. Sama Venuše se otočí kolem své osy za 243 dní. Na videu vidíme zažehnutí brzdících motorů sondy Magellan a její navedení na oběžnou dráhu kolem planety. K mapování povrchu využila sonda Magellan speciálně vyvinutý radar. Z odraženého paprsku zrekonstruoval vysoce výkonný počítač profil povrchu pod sondou a na základě těchto povrchových map byla vytvořena animace průletu nad povrchem Venuše, která je součástí klipu. Let začíná nad sopkou Sif Mons, která má výšku 2 kilometry. Poté letíme nad rozeklaným údolím Rift Valley, které vzniklo propadnutím povrchových hornin. V dáli jsou patrné dvě štítové sopky, nalevo Sif Mons a napravo Gula Mons, ke které v zápětí doletíme. Má výšku přes 3 kilometry. Závěrečný pohled přeletu patří severovýchodnímu reliéfu Venušiny krajiny. V další části klipu se seznámíme se sondou Pioneer Venus z roku 1978, která zkoumala Venušinu atmosféru. Sonda měla jednu velkou výzkumnou minisondu opatřenou padákem a tři malé minisondy bez padáku. Pomocí těchto minisond zkoumala atmosféru přímo v ní. Po dopadu byly minisondy zničeny atmosférickým tlakem, který je 90krát vyšší než pozemský. K destrukci přispěla i povrchová teplota 460 °C způsobení silným skleníkovým efektem. Sonda Pioneer Venus nalezla v oblačnosti díry, které se vyskytují jen v polárních oblastech, a proto jsou ze Země neviditelné. Další zajímavou oblastí je Ishtar Terra. Toto území je rozlohou větší než Austrálie. Na východním okraji je 11 kilometrů vysoké Maxwellovo pohoří. Na Venuši by mohly být i v současnosti aktivní vulkány, pozorován byl zatím jen kouř. Povrch Venuše je bičován prudkými lijáky. První snímky povrchu Venuše pořídila sovětská sonda Veněra 9, jejíž přistávací pouzdro vydrželo v pekelných podmínkách na povrchu celých 54 minut. V animaci vidíte unikátní záběry balvanů. Lidstvo samozřejmě trápí otázka, zda by se Země v budoucnosti nemohla stát podobně nehostinnou krajinou. Možná, že odpověď na tuto otázku získáme dalším průzkumem planety, kterou známe i pod poetickým názvem Jitřenka. Zdroj: Planetárium Kurdistán / NASA. (mp4, 22 MB)

Odkazy