aus dem Sternenboten 6/2012 und Sternenboten 6/2004.
Von Prof.Hermann Mucke, Astronomisches Büro, Wien.
Von der Erde aus gesehen, können die inneren Planeten vor der Sonne vorbeiziehen - Merkur durchschnittlich in einem Jahrtausend rund 73 Male, Venus aber nur rund 14 Male - sehr selten! Der scheinbare Durchmesser der Venus beträgt bei Durchgängen rund eine Bogenminute; sie ist daher mit freiem, blendgeschütztem Auge vor der Sonnenscheibe zu sehen. Unter helligkeitsschwächenden, natürlichen Umständen, wie etwa durch Nebel oder nahe bei Auf- bzw. Untergang der Sonne, hätte der schwarze Punkt der Venus im Durchgang vielleicht schon im Altertum wahrgenommen werden können. Bei Merkur ist das unmöglich. Der nächste in Österreich wenigstens zum Teil sichtbare Venusdurchgang findet erst am 8.Dezember 2125 statt.
Venus steht im strichlierten Bahnteil südlich, d.h. unterhalb der Erdbahnebene und tritt bei ? in den nördlichen Teil. Ihre Bahnneigung von 3°40´ (2000,0) bedingt, daß sie aus Erdsicht bis 8,84° nördlich und 8,72° südlich der Ekliptik stehen kann [1]. Die obige Zeichnung zeigt die Schnittgerade - die Knotenlinie - und die Venus V, von der Erde E aus gesehen, in unterer Konjunktion mit der Sonne S, wobei die Venus über der Sonne steht und kein Durchgang eintreten kann. Ereignet sich eine untere Konjunktion aber in oder nahe der Knotenlinie (Index Null), kommt es zu einem Durchgang, hier beim aufsteigenden Knoten ?. Für untere Konjunktion beim absteigenden Knoten gibt es auch Durchgänge. Dabei ermöglicht die große Erdnähe gute Entfernungsmessung, um den Maßstab (d.h. die Größe) des zuerst durch die Kepler´schen Gesetze und dann durch die Gravitationstheorie sowie später Störungsrechnung beschriebenen Sonnensystem-Modells zu bestimmen. Später ging es besser mit Mars und Planetoiden.
Die Zeichnung zeigt, daß es Durchgänge im aufsteigenden und absteigenden Knoten der Venusbahn gibt. Die Venus zieht für uns von Ost nach West (links nach rechts) über die Sonnenscheibe:
Deutlich tritt der Verschub der Durchgangsbahn nach Ablauf einer Periode von 8 Jahren hervor (nach J.Meeus, Transits, 1989 [3]): Es treten nach 8 julianischen Jahren - 2,4 Tage = 2920 Tagen (5 synodische = 13 siderische Umläufe) [2] zwei Durchgänge beim gleichen Knoten ein. Nur oft und nicht immer deshalb, weil sich nach Ablauf dieser Venusperiode zwar die Durchgangsbahnen fast parallel wiederholen, aber dabei beim aufsteigenden Knoten um 24´ nach Süden und beim absteigenden Knoten um 20´ nach Norden rücken. So kann auch ein Durchgang ausfallen. Hier Zahlen zum obigen Bild: Uhrzeiten DT (UT=DT-ΔT, ΔT (siehe Heft 5/2003 und [5]. Kleinster Mittenabstand Min.Dist. (S Venus südlich, N Venus nördlich der Sonnenmitte) auf 0,1´ ( für Erdmitte):
Termin Eintritt Mitte Austritt Min.
(Dyn.Zeit DT) Außen Innen Innen Außen Dist.
h m h m h m h m h m ´
1396 11 23 jul. 15 50,4 16 07,6 19 32,2 22 56,9 23 14,1 7,1S
Rund 121½ Jahre später:
1518 05 26 jul. 22 31,8 2249,0 1 59,8 5 10,5 5 27,7 8,4S
Rund 8 Jahre später, 19,5´nördlicher:
1526 05 23 jul. 16 17,4 16 37,9 19 14,7 21 51,5 22 12,0 11,1N
Rund 105½ Jahre später:
1631 12 07 grg. 3 52,8 5 00,3 5 20,8 5 41,3 6 48,8 15,7N
Rund 8 Jahre später, 24,4´ südlicher:
1639 12 04 grg 14 57,9 15 16,2 18 26,8 21 37,3 21 55,7 8,7S
Rund 121½ Jahre später:
1761 06 06 grg. 2 02,1 2 20,4 5 19,5 8 18,6 8 36,9 9,5S
Rund 8 Jahre später, 19,7´nördlicher:
1769 06 03 grg. 19 15,6 19 34,6 22 25,6 1 16,6 1 35,6 10,2N
Rund 105½ Jahre später:
1874 12 09 grg. 1 48,9 2 18,6 4 07,4 5 56,2 6 25,9 13,8N
Rund 8 Jahre später, 24,4´südlicher:
1882 12 06 grg. 13 56,5 14 17,0 17 05,9 19 54,9 20 15,3 10,6S
Rund 121½ Jahre später:
2004 06 08 grg. 5 14,6 5 34,0 8 20,8 11 07,6 11 27,1 10,4S
Rund 8 Jahre später, 19,6´nördlicher:
2012 06 06 grg. 22 10,7 22 28,7 1 30,7 4 32,8 4 50,7 9,2N
Rund 105½ Jahre später:
2117 12 11 grg. 0 02,3 0 25,4 2 52,1 5 18,9 5 42,0 12,1N
Rund 8 Jahre später, 24,4´ südlicher:
2125 12 08 grg. 13 19,3 13 42,9 16 05,8 18 28,7 18 52,4 12,3S
Die Venusperiode 243 jul.Jahre +1Tag = 88756 Tage wird deutlich!
1 Eintritt, 2 Mitte, 3 Austritt
Verlauf des Venusdurchganges 2012 für Österreich: A Azimut (NOSW), H' Höhe Venus mit Refraktion. Scheinbarer Durchmesser der Sonne 31'31", Venus 58,3". N bedeutet Richtung zum Nordpol geozentrisch, Z zum Zenit topozentrisch Österreich.
Tabelle mit Daten für Österreich:
Sonne Erdmitte und Sonne Österreich:
Johann Kepler hatte den Venusdurchgang 1631 12 07 in seiner Schrift "Admonitio ad astronomos rerumque studiosos de miris rarisque A.1631 phaenomenis, Veneris puta et Mercurii in Solem incursu, Lipsiae (Leipzig) 1629 in 4". angekündigt [6]. Pierre Gassendi (Champtercier 1592 - Paris 1655) sah diesen Durchgang nicht; er endete in Paris leider 30 Minuten vor Sonnenaufgang. Den ersten Erfolg hatte Jeremiah Horrocks (Toxteth/Liverpool 1619? - ebendort 1641), der den von ihm berechneten Durchgang von 1639 12 04 in Hool bei Liverpool beobachtete. Der Bericht "Venus in Sole visa" findet sich bei Hevel 1662 in "Mercurius in Sole visa" [6], [7]; diesen Durchgang sah auch William Crabtree (1620? Brougthon - ebenda 1652) in Salford nahe Manchester.
Während der Arbeiten für seinen "Catalogus stellarum australium" auf St.Helena beobachtete Edmond Halley (1656 Haggerston/London - 1742 Greenwich) auch den Merkurdurchgang von 1677 11 07. Dies brachte ihn auf den Gedanken, Örter der Venus bei einem Durchgang gegen den Hintergrund der Sonne zu messen. Die Marsentfernungen aus der Opposition von 1672 hatten ja schon kurz vorher zur erstmaligen Größenbestimmung des durch die Kepler'schen Gesetze beschriebenen Modells des Sonnensystems geführt, s. Heft 9/2003, p.162 ff. [8]. Die um rund ein Drittel kleineren Entfernungen bei Venusdurchgängen versprachen eine größere Parallaxe und daraus eine genauere Entfernung.
Kurz sei in Erinnerung gebracht: Der im Längenmaß, z.B. in Meilen, bestimmten Entfernung wird die Entfernung in Astronomischen Einheiten AE aus dem Modell gegenübergestellt. Aus beiden folgt dann, wie groß 1 AE (gemeinhin die mittlere Entfernung Erde-Sonne; genauere Definition siehe Heft 12/1974) im Längenmaß ist. Genauere Entfernungen ergeben den Maßstab des Modells und damit die wirkliche Größe des Planetensystems genauer. Unsere Darstellung aus [9] zeigt: Die punktierten Sonnen-Sehnen zeigen die Durchgangsbahnen für den Süd- und Nordpol der Erde (schematisch). Ein Erdhalbmesser auf der Sonnenscheibe erscheint unter dem Winkel von 8,8", daher auch unter dem gleichen Winkel ein wirklicher Erdhalbmesser von der Sonne aus gesehen (Sonnenparallaxe).
Edmond Halley veröffentlichte dies in "De visibili conjunctione inferiorum planetarum com Sole" (Philosophical Transactions Nr.193 für 1691 III-IV, vollständig in Vol.17 für 1693) und "Methodus singularis quae Solis parallaxis, ope Veneris intra Solem conspiciendae, tuto determinari poterit"; Philosophical Transactions 1716 [6].
Für diese wurden zur Ermittlung der Sonnenparallaxe größere internationale Beobachtungsunternehmungen durchgeführt. Es waren 120 Beobachter des Durchganges von 1761, die auf Kosten von Dänemark, Deutschland, England, Frankreich (von hier 31, die meisten), Holland, Italien, Portugal, Rußland und Schweden in entlegendste Gegenden aufbrachen. Insgesamt lieferten 72 Stationen brauchbare Ergebnisse. 1769 beteiligten sich sogar 151 Beobachter an 77 Stationen. Die Kosten trugen Dänemark, Deutschland, England, Frankreich, Holland, Rußland, Schweden und Spanien [10].
Die Ergebnisse erfüllten die in sie gesetzten Erwartungen aber leider nicht. Jene von 1761 ergaben stark streuende Werte für die Sonnenparallaxe, beispielsweise 10,1" (Pingre), 8½" (Short) oder 9¾" (Hornsby), aber 1769 führten die Erfahrungen von 1761 zu deutlich besser übereinstimmenden Werten: 8,43" (Planmann), 8,50" (Lalande), 8,68" (Lexell), 8,70" (Hell, siehe nächstes Kapitel), 8,72" (Maskelyne), 8,78" (Hornsby), 8,84" (Pingre) oder 8,84" (Duséjour) [6]. Das Mittel aus diesen Werten lautet 8,681" ± 0,052" ergibt 1 AE = 151,5 Millionen km [6].
Beeinträchtigt wurden die Beobachtungen durch den sogenannten "Schwarzen Tropfen", auf den die Beobachter schon durch die Erfahrungen von 1761 vorbereitet waren. Hier Zeichnungen von Charles Green, der ein früherer Assistent an der Sternwarte Greenwich war und der mit James Cook in Tahiti beobachtete; das Bild der Venusscheibe verformte sich in unmittelbarer Nähe des Sonnenrandes.
Es wurde versucht, zwischen dem scheinbaren bzw. wirklichen Kontakt der Venusscheibe mit dem Sonnenrand (Beginn bzw. Ende der Sichtbarkeit des schwarzen Tropfens) zu unterscheiden. Es zeigte sich aber, daß die Dauer des schwarzen Tropfens von den einzelnen Beobachtern verschieden lang beurteilt wurde. Beispielsweise gab Green 48, Cook 32 Sekunden; in Greenwich wurden zwischen 26 und 52 Sekunden gefunden [10]. Es scheint, daß der Hauptteil dieses Phänomens auf einer Verschmierung durch die Luftunruhe beruht, denn auf den Aufnahmen des Satelliten TRACE vom Merkurdurchgang 1999 11 15 über der Erdatmosphäre und ohne Wirkung einer Planetenatmosphäre ist nur ein schwacher schwarzer Tropfen zu sehen, der durch das Zusammenwirken von Sonnenrand und Instrument erklärt werden kann [11]. Beobachtungen mit adaptativer Optik erbrachten beim Venusdurchgang 2004 ähnliche Ergebnisse.
1874 wurden erstmals Photos von einem Venusdurchgang gewonnen. Sie zeigten ebenfalls das Phänomen des "Schwarzen Tropfens". Zu den deutschen Expeditionen siehe [12], 1874 gab es deren 5: Nach Tschifu (China), Isfahan (Persien), Betsy Cove (Kerguelen), Solitude (Mauritius) und Port Ross (Auckland-Insel) und weitere Expeditionen sind kurz in [13] beschrieben: Aus Frankreich nach Nagasaki (Japan), aus den USA ebenfalls nach Nagasaki sowie nach Wladiwostok (Rußland) und Hobart (Tasmanien, leider mit Wetterpech). 1882 brachen 4 deutsche Expeditionen auf: Nach Hartford (Connecticut, USA), Aiken (South Carolina, USA), Bahia Blanca (Argentinien) und Punta Arenas (Chile) und dazu außerplanmäßig die der Deutschen Polar-Commission zur Moltke Bay, Royal Sound, (Südgeorgien). Arthur J.G.v. Auwers (1838 Göttingen-1915 Berlin) bearbeitete die deutschen Ergebnisse und fand aus den Photographien der 4 Stationen von 1874 eine Sonnenparallaxe von 8,810±0,032". In [13] lesen wir von den USA (Washington, Naval Observatory) und Mt.Hamilton, California, Lick Observatory).
Schon 1877 ergaben aber Mars- und besonders 1930/1931 Beobachtungen des Kleinplaneten (433) Eros bessere Ergebnisse, diese lieferten 8,79402 ± 0,00012", sehr nahe dem seit 1958 aus Radarmessungen erhaltenen heutigen IAU Wert 8,794148" [8], [14]
1769 06 03: Maximilian Hell SJ (1720 Schemnitz, Ungarn, heißt heute Banska Stiavnica, Slowakei - 1792 Wien), erster Direktor der alten Universitätssternwarte in der Innenstadt, reiste 1769 auf Einladung des Dänenkönigs Christian VII. nach Wardoehus (Vardö, Norwegen). Ihn begleitete Janos Sajnovics, der das Reisetagebuch führte. Die dortige Beobachtung des Venusdurchganges 1769 06 03 ergab nach längerer sorgfältiger Reduktion den damals vorzüglichen Wert der Sonnenparallaxe von 8,70" (heutiger IAU-Wert 8,794.."). Auch kartographierte er auf dieser Reise erstmals Norwegen. Ein von M.Firneis neuidentifiziertes Gemälde von Pater Maximilian Hell im Ordenshabit sowie eines wahrscheinlich von Janos Sajnovics findet sich wie die hauptsächlichen obigen Einzelheiten in [15]. Die posthumen Unterstellungen von Carl v.Littrow, Hell habe seine Daten gefälscht, wurden später durch S.Newcomb widerlegt und seien hier übergangen.
1874 12 09: Im November brach Th.v.Oppolzer mit E.Weiss und v.Steeb nach Jassy (heute Iasy in NO-Rumänien) auf, um wenigstens das Ende dieses Venusdurchgangs zu beobachten. Die Sonne stand bei den Durchgangsenden nur rund 2½° bzw. 6¼° hoch und die Luftunruhe war sehr stark, so daß z.B. Weiss die Venus am Sonnenrand verlor, dann aber wieder sah. Oppolzer führte dazu die Ortsbestimmung (Universal und telegr. Zeitübertrag) aus [16].
[1] Mucke, H.: Tierkreisbereich und helle Wandelgestirne. In "Der Sternenbote", 1/2004, Astronomisches Büro, Wien
[2] Mucke, H.: Vom Reigen himmlischer Lichter. In "Der Sternenbote", 4/2001. Astronomisches Büro, Wien.
[3] Meeus, J.: Transits. Willmann-Bell, Richmond VA, USA,1989.
[4] Mucke, H.: Österreichischer Himmelskalender 2012. Astro-nomisches Büro, Wien 2011..
[5] Astronomical Almanac for the Year 2004. The Stationery Office, Norwich, England 2002.
[6] Wolf, R.: Handbuch der Astronomie, ihrer Geschichte und Literatur, 2 Bände. F.Schulthess, Zürich, Schweiz 1892.
[7] Poggendorff, J.C., Biographisch-Literarisches Handwörterbuch zur Geschichte der exacten Naturwissenschaften, 2 Bände, J.A.Barth, Leipzig 1863.
[8] Mucke, H.: Erstmalige Bestimmung der Planetenbahnen - Die Rolle des Mars anlässlich seiner großen Erdnähe 2003. In "Der Sternenbote" 9/2003, Astronomisches Büro, Wien.
[9] Thomas, O.: Astronomie - Tatsachen und Probleme. 7.Auf- lage, Verlag Das Bergland-Buch, Salzburg 1956.
[10] Woolf, H.: The Transits of Venus. A Study of Eighteenth-Century Science. Princeton Univ.Press, Princeton N.J. 1959.
[11] Schneider, G., Pasachoff, J.M., Golub, L.: TRACE Observations of the 15.November 1999 Transit of Mercury and the Black Drop Effect for the 2004 Transit of Venus. Stewart Observatory, University of Arizona, Tucson, USA 2002.
[12] Duerbeck H.W., Venusdurchgänge zu Kaisers Zeiten. "Sterne und Weltraum" 6/2004, Verlag Sterne und Weltraum, Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg 2004.
[13] Sheehan, W.: The Transit of Venus, Tales from the 19th Century. In "Sky and Telescope" May 2004. Sky Publishing Corporation, Cambridge, Mass. USA 2004.
[14] Mucke, H.: Planetenparallaxen und Astronomische Einheit. In "Der Sternenbote" 12/1974, Astronomisches Büro, Wien
[15] Firneis, M., http://www.astro.univie.ac.at/ (dort unter Venusdurchgang, Maximilian Hell).
[16] Firneis, M.: Leben und Wirken des Theodor Ritter v. Oppolzer. Nach Unterlagen von E.Weiss. In: Vorträge beim
Theodor Ritter v. Oppolzer Gedächtnissymposium am 3.12.1986. Österreichische Kommission für die Internationale Erdmessung, Wien 1987.
Mit Beispiel. Von Wolfgang Vollmann In: Seminarpapiere 1999 "Astronomische Finsternisse" Theodor Ritter von Oppolzer Gedächtnis-Seminar
Herausgegeben vom Österreichischen Astronomischen Verein Die Gesamtpapiere umfassen 208 Seiten A4 und können noch vom Astronomischen Büro, 1230 Wien, Hasenwartg.32, zum Preis von 21,80 + Versand Inland 3,20 = 25.- bezogen werden. PSK 7270125, BLZ 60000. Versand: Tag des Betragseingangs. Inhaltsverzeichnis siehe Seminarpapiere.
Astronomisches Büro, Wien
Der Sternenbote
Der Sternenbote -- online lesbare Beiträge