Co około 120 lat czarna kropka przesuwa się na tle Słońca. Mała, czarna jak smoła, prawie dokładnie okrągła. Nie jest jednak plamą słoneczną. Nie każdy ma okazję ją zobaczyć. Jednak ci, którym się to udało stali na wilgotnym piasku plaży wyspy położonej na południowym Pacyfiku.

Żagle na maszt, szczury lądowe na ląd, statek wypływa na słone wody z Plymouth.

Endeavour

Statek Endeavour na którym w latach 1768-1771 James Cook odbył podróż na południowy Pacyfik. W trakcie wyprawy obserwowano przejście Wenus na tle Słońca.

12 sierpnia 1768 roku Endeavour, okręt Jego Królewskiej Mości, opuścił cieśniny i pod dowództwem Jamesa Cooka wziął kurs na Tahiti. Wyspa została „odkryta” przez Europejczyków zaledwie rok wcześniej. Znajduje się ona w słabo zbadanej ówcześnie części naszej planety. Znanej tak słabo, że uczeni sporządzający mapy spierali się w tamtych czasach czy nowy ląd jest wielkim kontynentem… czy nie. Cook mógł równie dobrze żeglować na Księżyc lub na Marsa. Żeglował tysiące mil, nie używając systemu GPS ani nawet dobrego zegarka na rękę, w kierunku lądu mającego rozmiary zaledwie kilkudziesięciu kilometrów. Groźny sztorm mógł pojawić się bez ostrzeżenia (i pojawił się). W otchłaniach wód czaiły się nieznane stworzenia. Cook świadomy był tego, że połowa jego załogi może z podróży nie wrócić.

Wszystko po to aby… obserwować przejście Wenus przed tarczą słoneczną.

W swoim dzienniku pokładowym Cook napisał: „Wyruszyliśmy o drugiej po południu mając 93 osoby na pokładzie„. Będący na statku Joseph Banks był bardziej romantyczny: „Opuściliśmy Europę i wyruszyliśmy w długą podróż w kierunku raju, być może na zawsze„.

Celem wyprawy było dotarcie do Tahiti przed czerwcem 1769 roku, zamieszkanie wśród tubylców i zbudowanie obserwatorium astronomicznego. Cook i jego załoga miała obserwować przejście Wenus przed tarczą słoneczną i mierzyć… Układ Słoneczny. Sponsorem wyprawy, liczącym na jej sukces była Angielska Akademia Królewska.

Rozmiar Układu Słonecznego był jedną z zagadek nauki w XVIII wieku, większą niż rozważane obecnie problemy ciemnej masy i ciemnej energii. W czasach Cooka znano sześć planet (Uran, Neptun i Pluton odkryte były później). Znane też były proporcje pomiędzy rozmiarami ich orbit. Wiadomo było na przykład, że Jowisz jest odległy od Słońca 5 razy bardziej niż Ziemia. Ale jak bardzo odległy? Ile wynosiła odległość mierzona w milach, kilometrach, wiorstach, łokciach, calach, czymkolwiek. Tego nie wiedziano.

Kluczem do rozwiązania problemu była właśnie Wenus. W 1716 roku zdał sobie z tego sprawę Edmund Halley. Oglądając ją z Ziemi, widzimy czasem jak przechodzi na tle Słońca. Wygląda jak czarny dysk przesuwający się pomiędzy plamami. Wykonując obserwacje w znacznie od siebie oddalonych miejscach naszego globu i notując momenty początku i końca zjawiska, astronomowie mogli zmierzyć odległość do Wenus korzystając ze zjawiska paralaksy. W ten sposób miała zostać poznana skala Układu Słonecznego.

Był jednak pewien problem. Tranzyty Wenus następują bardzo rzadko. Zdarzają się w parach odległych od siebie o 8 lat. Kolejne pary dzieli przeciętnie 120 lat. Halley nie mógł zobaczyć tego zjawiska. Międzynarodowy zespół badaczy próbował przeprowadzić obserwacje w 1761 roku, ale zostały one pokrzyżowane przez pogodę i inne niesprzyjające czynniki. Jeśli Cookowi nie udałoby się w 1769 roku, żaden z ówczesnych astronomów nie mógłby doczekać kolejnego zjawiska, w 1874 roku.

Wyprawa Cooka była niczym misja kosmiczna. „Rejs Endeavour był nie tylko podróżą w celach odkrywczych” – napisał Tony Horwitz. „Było to także laboratorium w którym testowano najnowsze teorie i technologie, zupełnie jak obecnie na pokładach statków kosmicznych„.

Załoga statku była na przykład królikami doświadczalnymi w walce Marynarki Wojennej z wielkim problemem morskich podróżników – szkorbutem. Ludzki organizm może magazynować witaminę C jedynie przez 6 tygodni. Kiedy się skończy – marynarze zaczynają odczuwać zmęczenie, gniją im dziąsła. Szkorbut potrafił zabić połowę załogi XVIII-wiecznego statku. Cook miał na pokładzie szereg eksperymentalnych potraw jak kiszona kapusta i słód. Karmiono nimi członków załogi. Tych, którzy odmawiali – chłostano. Często było to potrzebne.

Zanim Cook osiągnął Tahiti, przez 8 miesięcy żeglował na zachód. Mniej więcej tyle samo spędzą być może w przyszłości w Kosmosie astronauci lecący na Marsa. W czasie sztormu na Przylądku Horn zginęło pięciu marynarzy, a kolejny w desperacji skoczył w morze w czasie trwającego 10 tygodni rejsu przez Paycfik. Endeavour podążał w kierunku Tahiti. Nie było kontaktu z kierującymi misją, satelitarnych zdjęć pogodowych ostrzegających przed sztormami. Nawigacja Cooka opierała się na klepsydrze, linie z zawiązanymi węzłami, dzięki której określano prędkość statku, sekstancie i almanaku umożliwiającym określenie położenia na podstawie gwiazd. Było to wspaniałe i niebezpieczne jednocześnie.

Do celu dotarto 13 kwietnia 1769 roku, dwa miesiące przed zjawiskiem.

Tahiti była dla załogi Cooka tak obcym światem, jak dla nas obecnie jest Mars. Marynarze nie potrzebowali jednak do przetrwania skafandrów kosmicznych. Wręcz przeciwnie – wyspa okazała się bardzo przyjazna, a tubylcy bardzo przychylnie nastawieni do przybyszów. Idylla i spokój Tahiti były bardzo różne od tego, co marynarze zostawili w Anglii. Załoga Endavour była tym zachwycona.

Cook i Banks niewiele mieli do powiedzenia na temat samego zjawiska, które nastąpiło 3 czerwca. Mała czarna tarczka przesuwająca się przed Słońcem i widoczna jedynie poprzez przywiezione z Anglii teleskopy nie mogła mierzyć się z urokami wyspy.

W dziennik pokładowym pod tą datą Banks wpisał 622 słowa, mniej niż 100 spośród nich dotyczyło Wenus. Jest za to opis śniadania z Tarróa, królem wyspy, jego siostrą Nuną oraz opis późniejszej wizyty „trzech pięknych kobiet”. O Wenus napisał: „Poszedłem do moich towarzyszy w obserwatorium wraz z Tarróa, Nuną i ich świtą. Pokazaliśmy im planetę przed Słońcem i wyjaśniliśmy, że przybyliśmy właśnie po to, aby ją obejrzeć. Potem wróciliśmy„. Banks nie napisał czy na władcy (czy choćby na nim samym) zjawisko zrobiło jakiekolwiek wrażenie.

Cook napisał więcej: „Ten dzień był tak dobry do zrealizowania naszych celów, jak tylko mogliśmy sobie życzyć. Powietrze było idealnie przejrzyste. Mogliśmy podziwiać cały tranzyt. Wyraźnie widzieliśmy atmosferę lub rodzaj obwódki wokół planety. Była ona zniekształcona w czasie kontaktów, szczególnie dwóch wewnętrznych„.

Ta ciemna obwódka była wielkim problemem. Silne światło słoneczne filtrowane przez atmosferę Wenus rozmazywało brzegi dysku i zmniejszało dokładność pomiaru czasu dokonywaną przez Cooka. Z tego powodu jego pomiary aż o 42 sekundy różniły się od tych, które przeprowadził Charles Green, astronom, członek załogi Endavour.

Cook i Green obserwowali także „efekt czarnej kropli”. Kiedy Wenus znajdzie się blisko krawędzi i następują najważniejsze dla pomiaru czasu zjawiska chwile, czarny obszar poza tarczą słoneczną wygina się i dotyka planety. Efekt ten można odtworzyć patrząc na palce. Powoli zbliżaj do siebie kciuk i palec wskazujący obserwując przerwę pomiędzy nimi. Gdy stanie się ona bardzo mała, pomiędzy palcami pojawi się coś w rodzaju mostu łączącego je. John Westfall, w czerwcowym numerze miesięcznika „Sky and Telescope” pisze: „jest to efekt łączenia się dwóch rozmazanych gradientów przechodzących od jasnego do ciemnego„. Efekt czarnej kropli w przypadku wenusjańskiej atmosfery czyni trudnym obserwacje początku i końca zjawiska.

Science @ NASA

Rysunki tranzytu Wenus przed tarczą Słońca wykonane w 1769 roku przez Jamesa Cooka. Widoczny jest efekt czarnej kropli.

Był to problem nie tylko dla Cooka na Tahiti. Obserwacje w 1769 roku prowadzone były w 76 miejscach na Ziemi. Wykonane pomiary okazały się nie dość dokładne, aby wyznaczyć rozmiary Układu Słonecznego. Astronomowie musieli czekać do kolejnej pary tranzytów Wenus. Nastąpiły one w XIX wieku i dokładniejsze pomiary mogły być wykonane dzięki fotografii.

Cook niezbyt się tym przejmował, były inne rzeczy do zbadania. Polecenia Marynarki były takie, aby opuścić wyspę natychmiast po tranzycie i „pomiędzy Tahiti i Nową Zelandią szukać dużego lądu lub kontynentu”.

Przez większą część kolejnego roku marynarze z Endeavour szukali na południowym Pacyfiku kontynentu, który zdaniem XVIII-wiecznych uczonych był niezbędny do równoważenia masy lądów znajdujących się na półkuli północnej. Cook spotkał Maorysów z Nowej Zelandii, Aborygenów w Australii i cudem udało mu się uniknąć rozbicia na Wielkiej Rafie Koralowej.

Science @ NASA

Endeavour na wybrzeżu Australii po kolizji z Wielką Rafą Koralową. Rysunek Johna Hawkeswortha, członka wyprawy. National Library of Australia.

Na 10 tygodni zatrzymał się w Dżakarcie aby naprawić statek. Siedmiu członków załogi zmarło tam na malarię. Cook uciekł stamtąd tak szybko, jak się dało. Zniszczenia jednak zostały poczynione. Stracił łącznie 38 członków pierwotnej załogi (i 8 którzy dołączyli później), w tym astronoma Charlesa Greena. „Utrata 40 procent marynarzy nie była w tamtych czasach czymś niezwykłym” – napisał Horwitz. „Cook był później chwalony za dbałość o zdrowie swojej załogi„.

11 lipca 1771 roku Cook wrócił do Anglii. Ci którzy przeżyli opłynęli Ziemię dookoła, skatalogowali tysiące gatunków roślin, owadów i zwierząt i poszukiwali wielkich kontynentów. To była wspaniała przygoda.

Tranzyt Wenus okazał się być niewielką wpadką Cooka, sabotażu dokonały czarne krople. Jednak dzięki tej wyprawie historia połączyła Cooka i Wenus. Być może właśnie ta postać jest najważniejszą przyczyną, dla której za kilka dni, 8 czerwca 2004 roku, powinniśmy obserwować zjawisko przejścia Wenus przed tarczą słoneczną. Będzie na żywo pokazywane w internecie, obserwowane przez miliony miłośników astronomii.

Patrząc na ciemną tarczkę Wenus miejmy świadomość, że jedno z poprzednich takich zjawisk obserwowano w czasach, gdy znaczna część Ziemi nie była jeszcze poznana, gdy marynarze byli jednocześnie odkrywcami… Czujecie miękki piasek plaży Tahiti pomiędzy palcami?