Дмитрий Вибе: Венерианский транзит

Итак, наступает решительное время. Если 6 июня мы не увидим, как Венера проходит по диску Солнца, то не увидим этого уже никогда. Или увидим?

В последнее время я, вероятно, несколько перегрузил колонку Венерой. Однако событие, которое ожидает нас на следующей неделе, происходит не так часто, так что я напоследок ещё раз уделю ему внимание. Тем более что даже флагман современной астрономии, Космический телескоп им. Хаббла, намерен отдать ему часть своего драгоценного (в прямом смысле этого слова) времени. 

Зачем тратить ресурс самого востребованного инструмента в мире на наблюдения тривиального в общем-то явления? Действительно, в стародавние времена изучение затмений Солнца Венерой имело вполне ясный практический смысл. Транзит Венеры начинается и заканчивается в разные моменты времени при наблюдении из различных точек земного шара. В начале XVIII века Эдмунд Галлей предложил использовать эту разницу для точного определения солнечного параллакса, то есть расстояния от Земли до Солнца. 

Впрочем, этот практический смысл так до конца и не реализовался. Впервые метод Галлея был применён при наблюдениях прохождений в 1761 и 1769 годах. На них возлагались большие надежды: впервые возникла широкая международная астрономическая кооперация, по всем направлениям расходились из Европы экспедиции с телескопами… Но результат оказался не вполне удовлетворительным: точности, на которую надеялся Галлей, достичь так и не удалось. Помешало как несовершенство методики, так и неопределённость в координатах наблюдательных площадок. 

Следующая пара прохождений пришлась на 1874 и 1882 годы, когда уже появились другие методы для измерения расстояния от Земли до Солнца. Для наблюдения этих явлений вновь снаряжались экспедиции, однако измеренное значение солнечного параллакса стало уже лишь одним из многих. В известной книге «Краткая история астрономии», написанной Артуром Берри в конце XIX века, когда обработка наблюдений ещё продолжалась, было высказано сомнение, что прохождения 2004 и 2012 годов сыграют хоть какую-то роль в определении длины астрономической единицы. 

И этот прогноз оправдался, хотя и не на 100 процентов. Прохождение 2004 года действительно стало скорее образовательным мероприятием, призванным привлечь внимание общественности к небесным делам. Но совсем без определения расстояний не обошлось. Европейская южная обсерватория развернула целую кампанию по наблюдениям транзита VT-2004, в которых мог принять участие любой желающий. В программе участвовало 1510 наблюдателей, которые совокупными усилиями определили значение астрономической единицы с ошибкой в 10000 км, тогда как результаты XVIII века (как мы теперь знаем) отошли от истинного значения на три с лишним миллиона километров. 

В 2012 году прохождение Венеры по Солнцу будет, по-видимому, ещё более народным. Европейская южная обсерватория ничего глобального не организует, поскольку видимость транзита из Европы никудышная, а в Чили, где стоят телескопы обсерватории, прохождения и вовсе не будет видно. Под эгидой NASA прохождение Венеры стало темой для образовательной программы «День Земли и Солнца», но она не включает в себя организованных наблюдений. Правда, на замену предлагается веб-трансляция события с обсерваторий на горе Мауна-Кеа на Гавайских островах. 

Зато активизировались неформальные астрономические объединения. Проект «Transit of Venus» предлагает всем желающим установить на смартфон бесплатную программу (доступны версии для iOS и Android), вооружиться простеньким телескопом и при помощи программы передать в единый центр времена второго и третьего контактов, то есть моментов, когда Венера полностью войдёт на солнечный диск и начнёт сходить с него. Результаты будут затем использованы, чтобы ещё раз определить расстояние от Земли до Солнца. 

В России транзит тоже не останется без внимания. В Москве на своих площадках проведут наблюдения Московский Планетарий и Московский городской Дворец детского (юношеского) творчества. В других городах тоже наверняка что-то будет. Мы на обсерватории под Звенигородом выкатим на прямую наводку пару телескопчиков. Вдруг ранним утром в лесу окажется любитель астрономии? Конечно, увидеть что-то можно будет только при ясной погоде. (Прогноз пока что выглядит безрадостно.) 

Как ни странно, транзит 2012 года привлёк большее внимание профессионалов. В 2004 году профессиональные наблюдения тоже проводились, но в довольно ограниченном формате: на нескольких небольших наземных телескопах да на космическом телескопе TRACE. В последнем случае главной целью было уточнение природы «эффекта чёрной капли», который, как считается, сыграл главную роль в низкой точности наблюдений 1761-1769 годов. 

В 2012 году всё не так. За Венерой будет следить главный астрономический инструмент. Наблюдения на «Хаббле» — это не шутка. Конечно, навести «Хаббл» на Солнце можно только при желании немедленно его уничтожить. Космический телескоп будет направлен на Луну, которая в этих наблюдениях сыграет роль зеркала и фильтра. Поскольку сама Луна в видимом диапазоне не светится, её спектр — это отражённый спектр Солнца, к которому во время транзита добавится спектр венерианской атмосферы, просвеченной солнечными лучами. По спектру «Солнце+Венера» можно будет определить состав газовой оболочки планеты. 

Цель, конечно, состоит не в том, чтобы узнать, какие вещества входят в состав венерианского «воздуха», — они и так хорошо известны. Задача наблюдений на «Хаббле» — выяснить, насколько надёжно по подобным спектральным наблюдениям определяется состав атмосферы планеты, просвеченной светом звезды. Подобный метод изучения внесолнечных планет ещё десяток лет назад казался экзотикой, но теперь он постепенно становится мейнстримом, по крайней мере в исследованиях «горячих юпитеров». Поскольку они находятся существенно ближе к своим звёздам, транзиты в таких системах происходят гораздо чаще. 

Сейчас в спектрах атмосфер внесолнечных планет уверенно фиксируются линии атомов натрия и водорода, молекул воды, метана, углекислого газа и СО. Однако будет очень полезно проверить методы, применяемые к экзопланетам, на планете с хорошо изученной атмосферой. Помимо наблюдений на «Хаббле» планируются также наблюдения транзита на телескопах гелиосейсмологической сети GONG и на телескопах Национальной солнечной обсерватории США. Цель та же самая — разобраться, насколько по спектру света, прошедшего через атмосферу, можно определить не только её состав, но и, например, скорость ветра. В этих наблюдениях целью будут сами Солнце и Венера, а не их свет, отражённый Луной. 

Методику наблюдений на «Хаббле» можно будет вскоре опробовать и в других обстоятельствах. Прохождение Венеры по диску Солнца в сентябре 2012 года можно будет наблюдать с Юпитера. Конечно, долететь до Юпитера с телескопом уже не успеть, но один из главных исследователей планетных транзитов Джей Пасачофф надеется увидеть отблески транзита в спектрах Юпитера или его спутников (это тоже отражённый свет Солнца). Если не получится с Венерой, можно будет попытать счастья 5 января 2014 года с Землёй — в это день на Юпитере будет наблюдаться её транзит по Солнцу. А 21 декабря текущего года, если не случится конца света, при помощи зонда «Кассини» можно будет наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца с Сатурна. 

В общем, хотя с Земли венерианский транзит нельзя будет увидеть ещё очень долго, возможности постепенно расширяются. В одной из прошлых колонок я пугал, что после 6 июня мы транзит Венеры не увидим уже никогда. Но кто знает? Может быть, через десяток лет космический туризм достигнет такого уровня, что понаблюдать Венеру (или Меркурий, или Землю) на солнечном диске можно будет в любой момент, просто слетав на выходные в нужную точку Солнечной системы. 

Колонка Вибе