База знаний

Так как Земля удалена от Солнца больше, чем Венера, то должны иметь место случаи, когда все три тела находятся на одной прямой так, что Венера оказывается между Землей и Солнцем. Очевидно, это может происходить только во время нижних соединений. Венера может быть тогда видна невооруженным глазом как маленький черный диск, силуэтом вырисовывающийся на фоне ослепительной солнечной поверхности. Это явление называется «прохождением Венеры по диску Солнца».

Если бы орбиты обеих планет лежали в одной плоскости, то прохождения наблюдались бы при каждом нижнем соединении. Но орбита Венеры наклонена к плоскости нашей орбиты на угол 3°24', и прохождения случаются редко. В настоящую эпоху они происходят парами, причем прохождения, принадлежащие к одной паре, разделены интервалом в 8 лет, после чего прохождений не наблюдается более столетия. Так, прохождения были в 1631 и 1639, 1761 и 1769, 1874 и 1882 гг. Следующие прохождения будут 8 июня 2004 г. и 5—6 июня 2012 г., 11 декабря 2117 г. и 8 декабря 2125 г., 11 июня 2247 г. и 9 июня 2255 г., 12—13 декабря 2360 г. и 10 декабря 2368 г. Совершенно очевидно, что предвычисление прохождений, которые произойдут после 2012 г., имеет для нас с вами только академический интерес. В ценной работе, посвященной вычислению прохождений, Мейюс показал, что прохождение 2004 г. можно будет наблюдать из Лондона полностью, а в 2012 г. будет виден только конец прохождения, так как Солнце взойдет уже после его начала.

Обычно во время нижних соединений Венера проходит по небу выше или ниже солнечного диска и может наблюдаться в телескоп практически непрерывно. Например, в 1950 г. с помощью 10-дюймового телескопа, установленного на Мьюл-Пик в Нью-Мексико, удалось сфотографировать Венеру, когда она была всего в 7,°5 от центра Солнца.

Как понял в свое время Кеплер, единственными планетами, прохождения которых могут иметь место, являются Меркурий и Венера. В 1627 г. этот великий математик закончил труд, которому было суждено стать его последней работой,— серию новых и более точных таблиц движений планет, которые он назвал Рудольфинскими таблицами в честь своего покровителя Рудольфа II. Он предсказал, что прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца произойдут в 1631 г.: Меркурия — 7 ноября, а Венеры — 6 декабря. Сам Кеплер не дожил до этих дат, но прохождение Меркурия 1631 г. успешно наблюдал французский астроном Пьер Гассенди.

Ободренный этим успехом, Гассенди. естественно, ожидал, что ему также посчастливится наблюдать прохождение Венеры, которая не только ближе к Земле, чем Меркурий, но и много больше. Он предусмотрел все. Опасаясь, что в расчетах Кеплера может быть ошибка, Гассенди начал наблюдать Солнце еще 4 декабря в разрывы облаков и продолжал наблюдения 6 и 7 числа. К своему удивлению и разочарованию, он ничего не увидел. Причина нам сейчас ясна: Венера, конечно, прошла по диску Солнца в согласии с предсказаниями Кеплера, но это произошло во время длинной зимней ночи с 6 на 7 декабря, когда во Франции Солнце было еще под горизонтом.

Согласно Кеплеру, следующее прохождение Венеры должно было произойти в 1761 г., но вычисления, заново сделанные молодым английским любителем астрономии Хорроксом (помощником священника), показали, что 24 ноября 1639 г. по старому стилю или 4 декабря по новому должно произойти еще одно прохождение. Хоррокс закончил свои расчеты совсем незадолго перед прохождением и успел известить только своего брата Джонаса, жившего вблизи Ливерпуля, и своего друга Вильяма Крэбтри, который жил недалеко от Манчестера.

Сам Хоррокс стал наблюдать Солнце еще 23 ноября. На следующий день он начал работать с восходом Солнца, но в 10 час. был вынужден отлучиться для выполнения церковных обязанностей (к несчастью, дело было в воскресенье) и смог вернуться к своему телескопу лишь в 3 час. 15 мин. Вот его собственные слова: «В это время, казалось, провидение, снизойдя к моему страстному желанию, послало просвет в облаках, сквозь который можно было хорошо видеть Солнце, и — о великолепное зрелище! — я увидел предмет столь нетерпеливых ожиданий — новое пятно необычной величины и совершенно круглой формы, которое только что вступило на диск Солнца со стороны левого его лимба, так что края пятна и Солнца совпадали». Хоррокс следил за планетой полтора часа, до самого захода Солнца, и сумел сделать ряд полезных измерений. Крэбтри не так повезло в отношении погоды, но перед самым заходом Солнца, когда облака разошлись на несколько секунд, ему тоже удалось увидеть Венеру.

Это было первое наблюдение прохождения Венеры по диску Солнца. Правда, предполагают, что арабские астрономы наблюдали его еще в 839 г., но все же думается, что они видели лишь солнечное пятно. Предсказание Хоррокса, без сомнения, является блестящей работой. Проживи он дольше, и он, возможно, стал бы одним из крупнейших астрономов своего времени, но, к сожалению, в 1641 г. он умер в возрасте всего 22 лет.

Еще до прохождения Венеры в 1761 г. Эдмонд Галлей, следуя идеям Джемса Грегори, понял, что прохождения можно использовать для измерения расстояния от Солнца до Земли. Так как наша Земля не точка, а шар, то положение Венеры относительно Солнца, а следовательно, и моменты начала и конца прохождения не будут одинаковы для различных мест наблюдения; таким образом, точно замечая время, можно получить данные для определения «астрономической единицы» — расстояния между Солнцем и Землей. В целом этот метод сейчас уже устарел, и нет смысла описывать его подробнее, но, как бы то ни было, прохождения 1761 и 1769 гг. тщательно изучались во всем мире. Результаты наблюдений прохождения 1761 г. были весьма неудовлетворительны, но с прохождением 1769 г. дело обстояло лучше, и расстояние до Солнца получилось равным 152 млн. км — всего на 2,5 млн. км больше истинной величины.

Именно в 1761 г. М.В. Ломоносов сделал наблюдение, которое привело его к заключению о существовании атмосферы Венеры. Прохождение 1769 г. примечательно еще и тем, что оно наблюдалось на острове Таити в Тихом океане экспедицией под командой капитана (тогда еще лейтенанта) Кука. Экспедиция была послана Георгом III, как было выяснено Чэлдекоттом. Кроме того, американский астроном Риттенхауз сделал во время этого прохождения еще одно важное наблюдение: он увидел, как осветилась и та часть края планетного диска, которая была вне диска Солнца, и таким образом Венера была видна целиком. Это можно было объяснить лишь существованием атмосферы. Вероятно, Риттенхауз не знал о наблюдениях Ломоносова, и лишь через много лет Шрётер окончательно разобрался в вопросе об атмосфере.

Описание наблюдений прохождений 1761 и 1769 гг. было бы неполным без упоминания о невероятной серии неудач, постигших французского астронома Гильома Лежантиля. Зная, что благоприятные условия для наблюдения прохождения 1761 г. будут в Индии, он отправился туда в предшествующем событию году. Сначала он собирался поехать в Родригес, но затем решил перенести место наблюдения в Пондишери и отплыл туда на французском фрегате. К сожалению, война между Англией и Францией была тогда в разгаре и примерно в это время Пондишери попал в руки англичан, так что Лежантилю пришлось отправиться назад. Прохождение закончилось прежде, чем он успел достичь берега, и он смог сделать лишь несколько грубых наблюдений с палубы корабля при помощи импровизированного оборудования. Чтобы не подвергаться риску опоздать еще раз, он предпочел подождать в Индии следующие 8 лет, но зато наверняка пронаблюдать прохождение 1769 г. Астроном опять переменил место наблюдения и опять ему не повезло. Прохождение должно было случиться 3 июня 1769 г. 1 и 2 июня погода была чудесная, но день прохождения оказался безнадежно облачным, и Лежантиль так ничего и не увидел, в то время как его спутники, оставшиеся на прежнем месте, имели прекрасные условия наблюдений. До следующего прохождения (в 1874 г.) нужно было бы ждать слишком долго, и потому Лежантиль упаковал все свое снаряжение и отправился домой. Он дважды терпел кораблекрушение и после одиннадцатилетнего отсутствия только случайно добрался до Франции — чтобы обнаружить, что его считали умершим и наследники собрались поделить его имущество…

От очередных прохождений 1874 и 1882 г. ожидали очень многого, и приготовления к их наблюдению начались еще в 1857 г. Однако точность метода определяется точностью регистрации момента контакта между Венерой и солнечным диском, а эти измерения затруднены существованием одного неприятного эффекта, называемого «черной каплей». Когда планета надвигается на солнечный диск, кажется, что она оставляет за собой темную полоску, а когда эта полоска исчезает, оказывается, что планета уже полностью вступила на диск Солнца и прохождение началось. Одного этого эффекта вполне достаточно, чтобы испортить все дело, но так как сейчас имеются намного более точные методы определения расстояния до Солнца, будущим прохождениям не придается большого значения.

Прохождения Венеры по диску Солнца, разумеется, можно было бы наблюдать и с других планет — конечно, если бы мы могли туда попасть! Например, 16 июля 1910 г. прохождение можно было наблюдать с Сатурна, причем оно длилось свыше 8 часов. Впрочем, для гипотетического «сатурнианца» Венера казалась бы очень маленькой, диаметром всего 1'',97.

Когда Луна движется по небу, она может пройти перед звездой и, как говорят, «покрыть» ее. При этом звезда остается видимой до приближения к самому краю лунного диска, а затем мгновенно исчезает, так как ничтожная лунная атмосфера не способна вызвать сколько-нибудь заметного ослабления или преломления света звезды. Если же Луна покрывает планету, то, естественно, необходимо несколько секунд, чтобы последняя закрылась надвигающимся краем лунного диска. Время от времени происходят покрытия Венеры Луной. Особенно интересные фотографии планеты, находящейся почти у самого лунного лимба, были получены в 1934 г. Судзуки в Токио. Это эффектное, но практически бесполезное явление.

Иногда планеты покрывают друг друга. Такое событие произошло 3 октября 1590 г., когда Венера покрыла Марс, что как будто наблюдал гейдельбергский профессор математики Мёстлин. 17 мая 1737 г. Венера покрыла Меркурий. Последнее явление наблюдал в Гринвиче Бевис, хотя ему мешали облака. (Между прочим, некий Симонелли убежден, что то же самое явление видел Ж. Кассини в Париже. Однако Кассини ясно пишет, что это ему не удалось, так как еще задолго до начала покрытия обе планеты потонули в дымке у горизонта.) 21 июля 1869 г. угловое расстояние между Венерой и Юпитером настолько уменьшилось, что их невозможно было разделить без помощи телескопа, хотя настоящего покрытия не было.

Наблюдения покрытий Венерой звезд могут дать полезные результаты. Прежде чем скрыться окончательно, звезда в течение короткого времени должна светить сквозь венерианскую атмосферу, и величина ослабления или преломления света этой звезды может дать некоторое представление о толщине газового покрова планеты. Такие явления редки и трудно наблюдаемы. Японский астроном Ямамото рассказывает, что однажды он предпринял специальное путешествие на обсерваторию Курасики, находящуюся близ Окаямы, чтобы наблюдать покрытие Венерой звезды 6-й величины, происходившее 15 декабря 1927 г. Однако он сумел различить звезду только через 2 минуты после ее появления из-за диска планеты.

Большая удача сопутствовала 26 июля 1910 г. Антониади, Бальде и Кэниссе, наблюдавшим на Фламмарионовской обсерватории в Жювизи (Франция). Используя телескопы диаметром до 9 дюймов, они смогли пронаблюдать покрытие Венерой звезды η Близнецов. Их отчет гласит:

«Появление звезды из-за диска планеты наблюдалось при благоприятных условиях, и мы можем подтвердить независимо друг от друга и совершенно определенно, что звезда (имевшая тогда яркость 3,5 звездной величины) появилась не мгновенно, как это бывает при покрытиях Луной. Сначала возникло едва заметное свечение, затем от темного края планеты как будто отделилась очень слабая звездочка. Яркость ее быстро возрастала и через 1,5— 2 секунды после появления звезда достигла полной яркости. Кроме резкого увеличения яркости в момент появления, мы заметили, что медленное и небольшое ее увеличение продолжалось и дальше с удалением звезды от Венеры… Заметного изменения цвета звезды не наблюдалось… Наиболее правдоподобная, с нашей точки зрения, гипотеза, объясняющая изменение яркости звезды, состоит в том, что ее свет поглощался при прохождении сквозь атмосферу Венеры. Согласно нашим наблюдениям, это изменение, длившееся от 1,5 до 2 секунд, соответствует смещению планеты на величину от 0",8 до 1",1. Исходя из этого, мы нашли, что высота слоя атмосферы Венеры, в котором происходило поглощение, должна быть от 80 до 110 км».

Этот ход явления был подтвержден 2 марта 1918 г., когда Кэмпбелл наблюдал на 36-дюймовом ликском телескопе покрытие звезды 7 Водолея. Согласно Тиле, «наблюдения показали, что ослабление света 7 Водолея, заметное только в течение нескольких секунд, предшествовавших исчезновению звезды, вероятно, объясняется непрозрачными и непостоянными препятствиями на пути светового луча, наподобие высоких облаков в атмосфере Венеры».

19 марта 1948 г. произошло покрытие Венерой звезды 36 Овна. Его наблюдали шесть членов Американской ассоциации наблюдателей Луны и планет: Кэйв, Фрешнер, Хаас, Джонсон, Монтер и Уайт, работавшие с различными телескопами от 6-дюймовых рефракторов (Хаас и Монгер) до 10-дюймового рефлектора (Фрешнер). Монгер имел наилучшие условия наблюдений и видел заметное потемнение за целых 15 секунд до исчезновения звезды, причем в последние 5 секунд она приобрела красноватый оттенок. Существование заметного ослабления блеска звезды подтвердили и остальные наблюдатели, кроме Фрешнера, которому мешали плохие условия видимости. Если принять оценку Монтера, то высота атмосферы получится равной 130 км, что находится в удовлетворительном согласии с данными наблюдений 1910 г.

7 июля 1959 г. произошло покрытие Венерой звезды первой величины — Регула. Вместе с Бринтоном мы очень успешно пронаблюдали это явление, и я смог сделать некоторые измерения. Наблюдения производились на 12¹/₂-дюймовом рефлекторе. Всесторонний анализ различных наблюдений этого покрытия был выполнен Мензелом и Вокулером. Большой удачей было то, что во многих пунктах условия наблюдения оказались хорошими: ведь следующее покрытие Венерой яркой звезды произойдет очень нескоро.

Наблюдения такого рода отягощены ошибками, и было бы неблагоразумно питать к ним слишком большое доверие. Тем не менее этими сведениями отнюдь не следует пренебрегать, и нужно надеяться, что будущие покрытия звезд Венерой будут тщательно изучаться астрономами, как любителями, так и профессионалами.