Merkury przeszedł przed tarczą Słońca. Pierwsza majowa uczta astronomiczna za nami. Proponujemy dziś lekturę tekstu o historycznym znaczeniu obserwacji takich zjawisk.

Niebywałe szczęście miał 7 maja 2003 roku Bartosz Leszczyński z Leszna. Obserwując przejście Merkurego przed tarczą Słońca wykazał się dużym refleksem i sfotografował to zjawisko akurat w momencie przelotu samolotu odrzutowego. Modelu samolotu nie jesteśmy w stanie ustalić, w środku tarczy widać dużą plamę, a Merkury to niewielka kropka po prawej u góry.

Przez wiele stuleci zagadką astronomii była odległość Ziemi od Słońca. Aż do XVII wieku nie znano sposobu, który pozwoliłby na jej pomiar. Czyniono pewne oszacowania, ale były one odległe od rzeczywistej wartości. Kopernik i Tycho de Brahe twierdzili, że jest ona równa 1500 promieni Ziemi. Kepler sądził, że jest to około 3500 promieni. Proporcje Układu Słonecznego były już ówcześnie znane. Wiadomo było na przykład, że Jowisz krąży około 5 razy dalej niż Ziemi. Ale bezwzględne wartości odległości pozostawały tajemnicą.

Przejście Merkurego przed tarczą słoneczną 7 maja 2003 roku. Obraz Słońca z teleskopu rzutowany był na ekran. Merkury widoczny po lewej stronie, na środku tarczy plama znacznych rozmiarów. Zdjęcie wykonał Andy Veh z Soldotna na Alasce.

W czasie pobytu na Świętej Helenie Edmund Halley (1656-1742) obserwował w 1677 roku przejście Merkurego przed tarczą słoneczną i dokładnie wyznaczył moment wejścia i zejścia planety z tarczy Gwiazdy Dziennej. Zdał sobie sprawę, że jeśli przejście byłoby obserwowane z miejsc o różnych współrzędnych geograficznych, obserwatorzy widzieliby przejście pod różnymi kątami. Efekt ten nazywany jest paralaksą i jest jeszcze większy w przypadku przejść Wenus przed tarczą Słońca (gdyż planeta znajduje się znacznie bliżej). Pomiary momentów zjawiska pozwoliłyby na wyznaczenie odległości do Słońca! Ówczesne metody wyznaczania momentów kontaktów nie były bardzo dokładne, ale i tak pozwoliły na wykonanie kroku naprzód.

Rysunek przedstawia Ziemię, Słońce i fragment orbity Merkurego. Planeta przechodzi na tle Słońca i z różnych punktów Ziemi widoczna jest w różnych kierunkach.

Paralaksę można zrozumieć dzięki prostemu eksperymentowi. Proszę wyciągnąć rękę i jej kciuk umieścić kilkadziesiąt centymetrów od twarzy. Następnie spojrzeć na niego raz lewym, a raz prawym okiem. To właśnie to zjawisko – palec widzimy pod na tle różnych obiektów otoczenia. Łatwo zauważyć, że im dalej się on znajduje, tym to przesunięcie jest mniejsze.

W Obserwatorium MIRA w Grimbergen w Belgii astronomowie i publiczność obserwowali przejście Merkurego przed tarczą słoneczną. Prezentowane obrazki pochodzą z automatycznej kamery filmującej Gwiazdę Dzienną i prezentują końcowe momenty widoczności Merkurego. Zdjęcia wykonał Philippe Mollet za pomocą 20-centymetrowego, filtru słonecznego i kamerki internetowej Philips Vesta Pro.

Z tym samym efektem mamy do czynienia w przypadku obserwacji przejść. Jeśli na prezentowanym rysunku znamy długość odcina AB i kąt a (mogą on być zmierzone), wtedy możemy ze wzorów trygonometrycznych określić odległość do Merkurego. Korzystając więc z momentów kontaktów wyznaczonych przez obserwatorów A i B oraz z faktu, że widzą oni trasę planety na tle nieco innych fragmentów Słońca (D i C odpowiednio), wyznaczyć można odległość do Słońca, czyli określić jednostkę astronomiczną. Do tych obserwacji bardziej nadają się przejścia Wenus, gdyż znajduje się ona wtedy bliżej i kąt paralaksy jest większy.

Wynik obserwacji przejścia Merkurego przed tarczą słoneczną wykonanych przez 11-letniego Koena Sponselee z Holandii. Zaznaczono położenie Merkurego i plam słonecznych, podano czasy obserwacji. Data jest oczywiście o jeden dzień błędna, co nie zmniejsza wartości pracy młodego człowieka.

Niestety – Halley był w 1677 roku jednym z nielicznych obserwatorów zjawiska. Nie mogąc porównać swoich pomiarów z innymi, nie był też w stanie obliczyć szukanych odległości. Najbliższe przejście Wenus nastąpiło w 1761 roku i Halley nie mógł go doczekać. Zdając sobie jednak sprawę z ważności tych obserwacji i napisał list do przyszłych astronomów zachęcając ich do obserwacji.

Przejście 6 czerwca 1761 roku było zjawiskiem brzegowym i nie udało się przeprowadzić niezbędnych pomiarów. Należało czekać na następną okazję – 4 czerwca 1769 roku.

Najbardziej znana ekspedycja odbyła się pod dowództwem kapitana Jamesa Cooka. Udała się ona na Tahiti statkiem Endeavour. Wyprawa zakończyła się sukcesem. Nie tylko udało się zaobserwować przejście Wenus, ale także… odkryto Nową Zelandię, wykonano badania Wielkiej Rafy Koralowej i poznano nieznane dotąd fragmenty wybrzeża Australii.

Ciekawostką jest fakt, że trwała właśnie wojna Francji z Anglią. Rząd francuski nie pozwolił jednak marynarce zaatakować Endeavoura. Zagwarantowano mu bezpieczeństwo, gdyż Francuzi uznali, że ekspedycja działa w imieniu całej ludzkości.

Rysunek sporządzony w czasie wyprawy Jamesa Cooka w 1769 roku. Przedstawiono gatunki nowo odkrytych zwierząt i szkic Wenus wchodzącej przed tarczę słoneczną.

Prezentowane rysunki przedstawiają obrazy Wenus na tle tarczy Słońca (po prawej) oraz szkice niektórych z 1500 zwierząt odkrytych w czasie poznawania półkuli południowej.

Warto zauważyć efekt czarnej kropli, która zmienia kształt tarczy planety i czyni obserwacje trudniejszymi.

Przejście Merkurego na tle Słońca sfotografowane 7 maja 2003 roku przez A. Roca i A. Escuer z Hiszpanii.

Przejście Merkurego na tle Słońca sfotografowane 7 maja 2003 roku przez A. Roca i A. Escuer z Hiszpanii.

Autor

Michał Matraszek