金星の太陽面通過

可視スペクトルから見たオレン​​ジ色の太陽と、左上の象限にある金星
2012年にNASAの太陽観測衛星から撮影された金星の太陽面通過の画像：（左）可視光線、（右）紫外線

金星の太陽面通過は、金星が太陽と地球（または他の太陽系外惑星）の間をまっすぐ通過し、太陽面を背景に（したがって太陽面の一部を）見えるようになるときに起こります。太陽面通過中、金星は太陽面を横切る小さな黒い円として見えます。

金星の太陽面通過は周期的に起こります。12月（グレゴリオ暦）に8年間隔で2回の太陽面通過が発生し、その後121.5年の間隔が空きます。その後、6月に8年間隔で次の2回の太陽面通過が発生し、その後105.5年の間隔が空きます。日付は243年周期で約2日進みます。この周期性は、地球と金星の公転周期が8:13と243:395の通約可能性に近いという事実を反映しています。最近の太陽面通過は2004年6月8日と2012年6月5～6日に発生しました。次の太陽面通過は2117年12月10～11日と2125年12月8日に発生します。

金星の太陽面通過は、過去に初めて極めて正確に測定可能な現象であり、太陽視差の高精度測定を可能にし、地球から金星までの距離を正確に決定することができました。これにより、ケプラーの第三法則に基づく比例天文単位と太陽系の他の天体までの距離の算出が可能になりました。2012年の太陽面通過は、特に太陽系外惑星の探査に用いられる技術の改良において、研究の機会をもたらしました。

接続詞

金星の太陽面通過と金星と地球の軌道面の角度の図

金星の軌道は地球の軌道に対して 3.39° 傾いているため、地球から見ると太陽の下（または上）を通過します。[ 1 ]太陽面通過は、金星が地球の軌道面を通過しながら太陽と合になり、太陽の真上を通過するときに発生します。 [注 1 ]一連の太陽面通過は通常 243 年ごとに繰り返され、その後、金星と地球はそれぞれの軌道上でほぼ同じ点に戻ります。地球の 243恒星軌道周期は合計 88,757.3 日ですが、金星は 395 恒星軌道周期（各 224.701 日）を完了します。これは 88,756.9 地球日に相当します。この期間は、金星の 152朔望周期に相当します。[ 2 ]

12月に8年間隔で2回のトランジットが発生し、その後121.5年の間隔が空いた後、6月に8年間隔で別のトランジットが発生し、その後105.5年の間隔が空いた後、243年周期内では他のパターンも考えられます。これは、地球と金星が合点に到達する時期がわずかにずれているためです。1518年以前は、トランジットのパターンは8年、113.5年、121.5年で、西暦546年のトランジット以前の8回のトランジット間隔は121.5年でした。現在のパターンは2846年まで続き、その後105.5年、129.5年、8年の間隔に変わります。このように、243年周期は比較的安定していますが、トランジットの数と周期内のタイミングは時間の経過とともに変化します。[ 2 ]地球と金星の243:395の通性は近似値に過ぎないため、243年の間隔で発生する異なる一連の通過現象が存在し、それぞれ数千年にわたり、最終的には他の一連の通過現象に置き換えられます。例えば、紀元前541年に終了した一連の通過現象があり、2117を含む一連の通過現象は西暦1631年に始まったばかりです。[ 2 ]

太陽面通過の観測の歴史

古代インド、ギリシャ、エジプト、バビロニア、中国の観測者は金星の存在を知り、その運動を記録していた。[ 3 ]ピタゴラスは、いわゆる明けの明星と宵の明星が実際には金星であることを見抜いたとされている。これらの文化圏において惑星の太陽面通過が観測されたという証拠はない。マヤパンのマヤ遺跡で発見されたフレスコ画には、12世紀または13世紀の太陽面通過を描いた絵画が含まれている可能性があると提唱されている。[ 4 ]

ペルシャの博学者アヴィセンナは、金星が太陽の黒点として観測されたと主張した。1032年5月24日には太陽面通過があったが、アヴィセンナは観測日を明らかにしていないため、現代の学者たちは、彼がその場所から太陽面通過を観測できたのかどうか疑問視している。彼は太陽黒点を金星と間違えた可能性もある。彼は、この太陽面通過観測を用いて、プトレマイオス朝の宇宙論において、金星が少なくとも時折太陽の下にあることを証明した。[ 5 ]すなわち、当時支配的だった地動説では、金星球面が地球から遠ざかる際に太陽球面よりも先に来るとされていた。[ 6 ] [ 7 ]

金星の太陽面通過（1631–2012）
通過日 時間（UTC） 注釈[ 8 ]
始めるミッド終わり
1631年12月7日03:5105:1906:47 ケプラーによる予言
1639年12月4日14時57分18時25分21時54分 ホロックスとクラブツリーによって記録された最初の通過
1761年6月6日02:0205:1908:37 ロモノソフ、シャップ・ドーテロシュらはロシアから観測し、メイソンとディクソンは喜望峰から観測した。ジョン・ウィンスロップはニューファンドランドのセントジョンズから観測した 。
1769年6月3～4日19時15分22時25分01:35 クックは通過を観察するためにタヒチに派遣され、チャップはバハ・カリフォルニア州サン・ホセ・デル・カボに、マクシミリアン・ヘルはノルウェーのヴァルドーに派遣された。
1874年12月9日01:4904:0706:26 ピエトロ・タッキーニ率いる探検隊がインドのムッダプールへ。フランス人探検隊はニュージーランドのキャンベル島へ、イギリス人探検隊はハワイへ。これは史上初のトランジット撮影でもある。
1882年12月6日13時57分17時06分20時15分
2004年6月8日05:1308:2011時26分 世界中のさまざまなメディアネットワークが金星の太陽面通過のライブ映像を放送した。
2012年6月5～6日22:0901:2904:49 太平洋と東アジアからは全体が観測可能で、太陽面通過の始まりは北米から、太陽面通過の終わりはヨーロッパから観測可能。探査機が金星を周回する中での、初めての太陽面通過。

1631年と1639年の通過

ウィリアム・リチャード・ラベンダー、ジェレミア・ホロックス（1618–1641）（1903年）、アストリー・ホール博物館・美術館

ドイツの天文学者ヨハネス・ケプラーは1627年に1631年の太陽面通過を予言しましたが、彼の手法はヨーロッパの大部分では観測できないほど正確ではありませんでした。その結果、天文学者たちはケプラーの予言を用いてこの現象を観測することができませんでした。[ 9 ]

金星の太陽面通過の最初の観測記録は、1639年12月4日（ユーゴスラビア暦11月24日）にイギリスの天文学者ジェレマイア・ホロックスがプレストン近郊のマッチ・フールにあるカー・ハウスの自宅で行ったものである。友人のウィリアム・クラブトリーは近くのブロートンからこの太陽面通過を観測した。[ 10 ]ケプラーは1631年と1761年の太陽面通過、および1639年の太陽面通過至近を予言していた。ホロックスはケプラーの金星軌道の計算を修正し、金星の太陽面通過は8年間隔で2回発生することに気づき、1639年の太陽面通過を予言した。[ 11 ]正確な時刻は不明であったが、太陽面通過は15:00頃に始まると計算した。ホロックスは簡単な望遠鏡で太陽の像を紙に焦点を合わせ、視力を損なわずに太陽を観測した。ホロックスは一日中待った後、日没の30分前、15時15分頃に太陽面通過を観測した。この観測により、彼は金星の直径と地球と太陽の平均距離（5940万マイル（9560万キロメートル、0.639天文単位））を的確に推測することができた。この観測結果は、ホロックスの死後かなり経った1661年になってようやく発表された。[ 11 ] [注 2 ]ホロックスは、1761年と1769年、そしてその後の実験で用いられた視差効果ではなく、各惑星の大きさは太陽からの位置関係に比例するという（誤った）仮定に基づいて計算を行った。

1761年のトランジット

金星の通過時間を測定して太陽視差を決定する

1663 年、スコットランドの数学者ジェームズ・グレゴリーは著書「Optica Promota」の中で、地球の表面の広範囲に離れた地点で水星の太陽面通過を観測すれば、太陽視差を算出でき、三角測量によって天文単位を算出できると示唆した。これを知っていたイギリスの天文学者エドモンド・ハレーは1677年10 月 28 日にセントヘレナ島でそのような太陽面通過を観測したが、ランカシャー州バーンリーのリチャード・タウンリーだけがこの現象を正確に観測しており、アヴィニョンのガレットは単にそれが起こったことだけを記録しただけであったことがわかり、ハレーは太陽視差 45 秒という計算結果が正確であることに満足しなかった。

1691年に発表された論文と、より改良された1716年の論文で、ハレーは、金星の太陽面通過の測定を使用すれば、より正確な計算ができると提案したが、次にそのような現象が起こるのは1761年（ノバスコシア州では6月6日、オックスフォードシャー州では5月26日）までなかった。[ 12 ]この2つの太陽面通過の最初の観測を目的として、イギリス（ウィリアム・ウェールズ、ジェームズ・クック船長）、オーストリア（マクシミリアン・ヘル）、フランス（ジャン＝バティスト・シャップ・ドーテロッシュ、ギヨーム・ル・ジャンティ）の天文学者が、シベリア、ニューファンドランド、マダガスカルを含む地域への探検に参加した。 [ 13 ]彼らのほとんどは、太陽面通過の少なくとも一部を観測した。ジェレミア・ディクソンとチャールズ・メイソンは喜望峰で太陽面通過を観測することに成功したが[ 14 ]、ネヴィル・マスケリンとロバート・ワディントンはセントヘレナ島ではそれほど成功しなかったものの、月の距離法で経度を求める方法を試して航海を有効活用した。[ 15 ]

1761年の太陽面通過以前は、金星には大気があると一般に考えられていたが、太陽面通過中にそれが検出される可能性は考慮されていなかったようである。金星の大気の発見は、長い間、サンクトペテルブルク帝国科学アカデミーから1761年の太陽面通過を観測したロシアの科学者ミハイル・ロモノーソフによるものとされてきた。[ 16 ]ロモノーソフへの帰属は、1966年に天文学者ウィリー・レイが、ロモノーソフが光の弧の観測から大気の存在を推測したと書いたコメントに由来すると思われる。[ 17 ]それ以来、この帰属は疑問視されてきた。[ 18 ]

1769年のトランジット

1769年の金星の太陽面通過を観測したデイヴィッド・リッテンハウスの図

1769年の太陽面通過では、科学者たちは世界各地へ旅した。チェコの天文学者クリスティアン・マイヤーはロシア女帝エカチェリーナ2世に招かれ、アンネシュ・ヨハン・レクセルと共にサンクトペテルブルクで太陽面通過を観測した。一方ロシア科学アカデミーの他の会員はステパン・ルモフスキーの総調整の下、ロシア帝国の他の8か所を訪れた。[ 19 ]イギリス国王ジョージ3世は、自身と王室天文学者のスティーブン・デメインブレイが太陽面通過を観測できるよう、夏の離宮リッチモンド・ロッジの近くに国王天文台を建設させた。 [ 20 ] [ 21 ]ヘルと助手のヤーノシュ・サイノヴィッチはノルウェーのヴァルドーへ旅した。ウェールズとジョセフ・ダイモンドはハドソン湾へ行き、この現象を観測した。フィラデルフィアでは、アメリカ哲学協会が3つの臨時天文台を建設し、デイヴィッド・リッテンハウスを委員長とする委員会を設置した。観測は、ロードアイランド州プロビデンスのベンジャミン・ウェスト博士率いるグループによって行われた。[ 22 ]また、タヒチのジェームズ・クック船長とチャールズ・グリーンによって、現在でもポイント・ビーナスとして知られる場所で観測が行われた。[ 23 ] [注 3 ]

ダウテロッシュは、2人のスペインの天文学者（ビセンテ・デ・ドースとサルバドール・デ・メディナ）とともに太陽面通過を観測するために、当時ヌエバ・エスパーニャと呼ばれていたサン・ホセ・デル・カボに赴いた。その苦労の甲斐なく、彼は観測を終えた直後に現地で黄熱病の流行で亡くなった。 [ 25 ]同行者28人のうち、生きて帰れたのはわずか9人だった。[ 26 ]ル・ジャンティは、太陽面通過のいずれかを観測しようと8年以上旅をした。海外中に彼は死亡したと宣告され、その結果、妻と財産を失った。帰国後、彼はフランス・アカデミーの地位を取り戻し、再婚した。[ 13 ]王立協会の影響を受けて、天文学者ルジェール・ボシュコヴィッチはイスタンブールに渡ったが、太陽面通過が起こった後に到着した。

1771年、フランスの天文学者ジェローム・ラランドは、1761年と1769年の太陽面通過データを組み合わせて、天文単位の値が1億5,300万キロメートル（9,507万±62万マイル）であると計算した。ブラックドロップ効果のため、精度は期待ほどではなかった。それでも、得られた値はホロックスの計算よりは改善されていた。[ 13 ] [注 4 ]ヘルは1770年に結果を発表し、その中で天文単位の値は1億5,170万キロメートル（9,430万マイル）であった。ラランドはヘルの探検隊による観測の正確性と信憑性を疑問視したが、後にJournal des sçavans（1778年）に記事を寄稿し、その中で自分のコメントを撤回した。

1874年と1882年の通過

1874年と1882年の太陽面通過の観測は、天文単位の値を精緻化するのに役立ちました。 1874年の観測では、ドイツ、イギリス、アメリカ合衆国の3つの探検隊がケルゲレン諸島に派遣されました。 [ 27 ]アメリカの天文学者サイモン・ニューカムは、最後の4回の太陽面通過のデータを組み合わせて、1億4,959万±31万キロメートル（9,295万±19万マイル）という値を導き出しました。[ 13 ] [注5 ]

2004年と2012年の通過

2012年6月の金星の太陽面通過

ヨーロッパ南天天文台が主導する科学団体は、アマチュア天文学者と学生のネットワークを組織し、2004年の太陽面通過時に地球と太陽の距離を測定した。[ 28 ]参加者の観測により、天文単位（au）は149,608,708 ± 11,835キロメートル（92,962,541 ± 7,354マイル）と計算されたが、これは一般に認められた値と0.007%の差があった。[ 29 ]

2004年の太陽面通過の際、科学者たちは金星が太陽の光の一部を遮ったことでどれだけの光が失われるかを測定し、太陽系外惑星を発見する技術を改良しようとした。[ 30 ]

2012年の金星の太陽面通過は、科学者たちに研究の機会、特に太陽系外惑星の研究の機会を提供しました。この現象は、NASAの宇宙飛行士ドン・ペティットが国際宇宙ステーションに搭乗して撮影した、宇宙から記録された初めての出来事でした。太陽面通過中の恒星の明るさの低下を測定することは、天文学者が太陽系外惑星を発見するのに役立つ観測方法の一つです。2004年の金星の太陽面通過とは異なり、2012年の太陽面通過は太陽の11年活動周期の活発期に発生したため、天文学者たちは「斑点状の」変光星の周りの惑星の信号を拾う練習をする機会を得ました。太陽面通過中の金星のような惑星の見かけの直径を測定することで、科学者は太陽系外惑星の大きさを推定することができます。地球上の望遠鏡とビーナス・エクスプレスによる金星大気の観測は、科学者たちに、どちらかの視点からだけでは不可能だった金星大気の中間層を理解するためのより良い機会を与え、惑星の気候に関する新たな情報を提供しました。金星大気の分光データは、太陽系外惑星の大気の研究と比較することができます。ハッブル宇宙望遠鏡は、月を鏡として利用し、金星大気からの光を観測することで、その組成を特定しました。[ 31 ] [ 32 ]

将来の通過

輸送 日時間（UTC） 注釈[ 8 ]
始めるミッド終わり
2117年12月10～11日23時58分02:4805:38 中国東部、韓国、日本、極東ロシア南部、台湾、インドネシア、フィリピン、オーストラリアでは、全体が観測可能です。中央アジア、中東、ロシア南部、インド、アフリカの大部分、そして北アメリカ西海岸端では、部分的に観測可能です。
2125年12月8日13時15分16:0118時48分 南アメリカと北アメリカ東部では全体が見えます。北アメリカ西部、ヨーロッパ、アフリカ、オセアニアでは部分的に見えます。
2247年6月11日08:4211時33分14時25分 アフリカ、ヨーロッパ、中東では全体が観察できます。東アジア、インドネシア、北米、南米では部分的に観察できます。
2255年6月9日01:0804:3808:08 ロシア、インド、中国、オーストラリア西部では全体が観察できます。アフリカ、ヨーロッパ、北アメリカ西部では部分的に観察できます。
2360年12月12～13日22:3201:4404:56 オーストラリアとインドネシアの大部分では全体が観察できます。アジア、アフリカ、アメリカ大陸の西半分では部分的に観察できます。
2368年12月10日12時29分14時45分17:01 南アメリカ、西アフリカ、北アメリカ東海岸では全体が観測可能。ヨーロッパ、北アメリカ西部、中東では部分的に観測可能。
2490年6月12日11時39分14時17分16時55分 アメリカ大陸、西アフリカ、ヨーロッパの大部分で全景が見えます。東アフリカ、中東、アジアでは部分的に見えます。
2498年6月10日03:4807:2511時02分 ヨーロッパ、アジア、中東、東アフリカの大部分で全景が見えます。アメリカ大陸東部、インドネシア、オーストラリアでは部分的に見えます。

太陽面通過は通常、対になって発生します。これは、地球の8年が金星の13年とほぼ同じであるためです。この近似的な合は、金星が毎回22時間早く到着するため、三重項を形成するほど正確ではありません。対になっていなかった最後の太陽面通過は1396年（1388年に金星は太陽面のわずかに上を通過しました）です。 [ 33 ]次の太陽面通過は3089年です。

243年後、金星の太陽面通過は再び発生します。1874年の太陽面通過は243年周期の#1に属します。1882年の太陽面通過は#2に属します。2004年の太陽面通過は#3に属し、2012年の太陽面通過は#4に属します。2117年の太陽面通過は#1に属し、以下同様です。ただし、金星の軌道の昇交点（12月の太陽面通過）は243年ごとに後退するため、2854年の太陽面通過は#1ではなく#3の最後のメンバーとなります。下降交点（6月の太陽面通過）は前進するため、3705年の太陽面通過は#2の最後のメンバーとなります。

より長い期間にわたって、新しいトランジットのシリーズが始まり、古いシリーズは終了します。月食のサロスシリーズとは異なり、トランジットシリーズは中断後に再開される可能性があります。また、トランジットシリーズの長さはサロスシリーズよりもはるかに変化します。

放牧と同時通過

金星は太陽面通過で太陽をかすめるだけになることがあります。この場合、地球のある地域では完全な太陽面通過が見られる一方で、他の地域では部分的な太陽面通過（2回目や3回目の接触なし）しか見られない可能性があります。このタイプの太陽面通過が最後に起こったのは1631年12月6日で、次のこのような太陽面通過は2611年12月13日に起こります。また、金星の太陽面通過が世界のある地域で部分的な太陽面通過として見られる一方で、他の地域では金星が太陽を通過できない可能性もあります。このような太陽面通過は最後に紀元前541年11月19日に起こり、次のこのタイプの太陽面通過は2854年12月14日に起こります。[ 2 ]これらの効果は視差によるもので、地球の大きさによって、金星と太陽への視線がわずかに異なる異なる視点が得られるためです。目を閉じて、より小さく遠くにある物体の前に指をかざすことで、これを実証できます。見る人がもう一方の目を開き、一方の目を閉じると、指は物体の前になくなります。

水星と金星の太陽面通過が同時に起こることはありますが、極めて稀です。このような現象は、紀元前373,173年9月22日に最後に発生し、次は紀元前69, 163年7月26日[ 34 ]、そして紀元前224,508年3月27～28日に発生します[ 35 ] 。日食と金星の太陽面通過が同時に起こることは現在でも起こり得ますが、非常に稀です。次に金星の太陽面通過中に日食が起こるのは、紀元前15,232年4月5日です[ 36 ] 。

カナダのロックバンド、スリー・デイズ・グレイスは、4枚目のスタジオアルバムのタイトルを『トランジット・オブ・ヴィーナス』と名付け、2012年6月5日、金星が最後に太陽面を通過する日にアルバムタイトルと発売日を発表しました。アルバムの1曲目「サイン・オブ・ザ・タイムズ」の歌詞「金星が通過する」は、金星の通過に言及しています。

プログレッシブ・ロックバンド、ビッグ・ビッグ・トレインには「金星の太陽面通過」という曲があります。これは彼らの9枚目のアルバム『フォークロア』（アルバム『ビッグ・ビッグ・トレイン』収録）の5曲目に収録されています。

『金星の太陽面通過行進曲』は、1882 年の金星の太陽面通過を記念して 1883 年に ジョン・フィリップ・スーザによって作曲されました。

参照

注記

  1. ^これら 2 つの軌道面の傾斜角はわずか 3.4° ですが、地球から見ると、金星は内合のときに太陽から 9.6° も離れることがあります。
  2. ^彼の地球から太陽までの距離の推定値は実際の距離9300万マイル（1億5000万キロメートル）の約3分の2であったが、当時提案されていたどの数字よりも正確なものであった。 [ 11 ]
  3. ^タヒチ島における通過の観測は、ジェームズ・クックの最初の航海中に行われました。その後、クックはニュージーランドとオーストラリアを探検しました。これは、王立協会とマスケリンが主催した5回の探検のうちの1つでした。 [ 24 ]
  4. ^ブラックドロップ効果は、太陽の端で観測される金星の像を歪ませます。この効果は、地球の大気の乱流、観測装置の不具合、あるいは太陽の端における明るさの極端な変化によって引き起こされます。
  5. ^宇宙探査機からの電波遠隔測定や太陽系の惑星や小惑星までの距離のレーダー測定などの現代、AUの値を約±30メートル（98フィート）の精度で計算できるようになり、視差計算の必要性はなくなった。 [ 13 ]

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出典

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