金星の太陽面通過

金星の太陽面通過は、金星が太陽と地球（または他の太陽に近い惑星）の間を直接通過するときに起こり、太陽面を背景に（したがって太陽面のごく一部が隠れて）見えるようになります。太陽面通過中、金星は太陽の表面を横切って移動す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。1 組の太陽面通過は 12 月 (グレゴリオ暦) に 8 年の間隔を置いて発生し、その後 121.5 年の間隔が空いた後、6 月に 8 年の間隔を置いてもう 1 組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 年周期ごとに約 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 の整合可能性に近いという事実を反映しています。直近の太陽面通過は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。

過去には、金星の太陽面通過は太陽系の大きさを決定するために使用されていました。2012年の太陽面通過は、特に太陽系外惑星の探索に使用される技術の改良において、研究の機会を提供しました。

金星の軌道は地球の軌道に対して 3.39° 傾いており、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、太陽の表面を真っ直ぐに横切るときに発生します。 ^{[要出典] [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 恒星軌道周期を完了します。各周期は 224.701 日で、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 年の間隔を置いて 2 回の通過が発生し、その後 121.5 年の間隔が空いた後、6 月に 8 年の間隔を置いて別の 2 回の通過が発生し、その後 105.5 年の間隔が空きます。地球と金星が合点に到達する時間がわずかに一致しないため、243 年周期内で他のパターンが発生する可能性もあります。1518 年より前の通過パターンは 8 年、113.5 年、121.5 年で、西暦 546 年の通過前の 8 回の通過間隔は 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 年のパターンに置き換えられます。したがって、243 年周期は比較的安定していますが、通過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] 243:395の地球:金星の共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があり、それぞれが数千年にわたって続き、最終的には他の一連の通過に置き換えられます。たとえば、紀元前541年に終了したシリーズがあり、2117を含むシリーズは西暦1631年に始まったばかりです。^[2]

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を知っており、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両方とも金星であると気づいたとされている。これらの文化のいずれも惑星の通過を観測したという証拠はない。^[要出典]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世紀の通過を描いた絵画が含まれている可能性があると提案されている。 ^[4]

ペルシャの博学者アヴィセンナは、金星を太陽の黒点として観測したと主張した。1032年5月24日に太陽の通過があったが、アヴィセンナは観測日を明かしておらず、現代の学者は彼がその場所から太陽の通過を観測できた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のかもしれない。彼は太陽の通過観測を利用して、プトレマイオス朝の宇宙論では金星が少なくとも時々太陽の下にあることを証明した。^{[5]つまり、当時の一般的}な地動説では、金星の球面が地球から遠ざかるときに太陽の球面より先に来る。^{[6] [7]}

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たが、彼の方法はヨーロッパのほとんどの地域では観測できないほど正確ではなかった。その結果、天文学者は彼の予言を使ってこの現象を観測することができなかった。^[9]

金星の太陽面通過の最初の観測記録は、1639年12月4日（ユリウス暦11月24日）にイギリスの天文学者ジェレミア・ホロックスがプレストン近郊マッチフールの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・クラブツリーは近くのブロートンから金星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、金星の太陽面通過が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。一日中待った後、日没の30分前、15:15頃、太陽を覆っていた雲が晴れた時に、彼はついに太陽面通過を観測した。彼の観測により、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 AU））を十分な情報に基づいて推測することができた。彼の観測結果は、ホロックスの死後かなり経った1661年まで公表されなかった。^{[11] [注 2]}ホロックスは、1761年と1769年、およびその後の実験で使用された視差効果ではなく、各惑星の大きさが太陽からの位置と比例するという（誤った）推定に基づいて計算を行った。 ^[要出典]

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。このことに気づ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と記録しただけだったことに失望した。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。^[要出典]

1691年に発表された論文と、1716年にさらに改良された論文で、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、次に金星の太陽面通過が起こるのは1761年（ノバスコシア州6月6日、オックスフォード州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指して、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・ジャンティル）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場所への遠征に参加した。 ^[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実験を行って航海を有効活用した^{[15] 。}

1761 年の太陽面通過以前には、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、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長い間考えられてきた。^[16]ロモノーソフによる発見という説は、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ことに端を発しているようである。^[17]それ以来、この説は疑問視されてきた。^[18]

1769年の太陽面通過では、科学者たちは世界各地を訪れた。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世の招待を受け、アンネシュ・ヨハン・レクセルととも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・ルモフスキーの総合調整の下、ロシア帝国内の他の8か所を訪れた。^[19]イギリス国王ジョージ3世は、夏の別荘であるリッチモンドロッジの近くに国王天文台を建設させ、王室天文学者のスティーブン・デメインブレイと太陽面通過を観測した。^{[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・リッテンハウス率いる委員会を任命した。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人のスペイン人天文学者（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・カボへ向かった。その苦労の甲斐なく、彼は観測を終えた直後に黄熱病の流行で亡くなった。 ^[25]隊員28人のうち、生きて帰国したのはわずか9人だった。^{[26] [要ページ]}ル・ジャンティルは、太陽面通過のいずれかを観測しようと8年以上も旅をした。海外滞在中に彼は死亡が宣告され、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、天文学者のルジェール・ボシュコビッチはイスタンブールへ旅したが、太陽面通過が起こった後に到着した。^[要出典]

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年の通過データを合わせて、天文単位が1億5300万キロメートル（9507万6200万マイル）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、その中で天文単位は1億5170万キロメートル（9430万マイル）であるとしている。ラランドはヘルの遠征隊が得た観測の正確性と信憑性に異議を唱えたが、後にJournal des sçavans（1778年）に記事を書いて、自分のコメントを撤回した。^[要出典]

1874年と1882年の太陽面通過の観測により、天文単位の値が精緻化されました。1874年の観測では、ドイツ、イギリス、アメリカの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、1億4959万±31万キロメートル（9295万±19万マイル）という値にたどり着きました。^{[13] [注5]}

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、太陽系外惑星を発見する技術を改良するために、金星が太陽の光の一部を遮ったことで失われた光を測定しようとした。^[30]

2012年の金星の太陽面通過は、科学者に研究の機会も提供しました。特に太陽系外惑星の研究に関するものです。このイベントは、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で撮影したもので、宇宙から記録された初めてのイベントでもあります。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見つけるのに役立つ観測の 1 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 年活動周期の活発な時期に発生したため、天文学者は「斑点のある」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などの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サイズを推定できます。地上の望遠鏡とビーナス・エクスプレスによる金星の大気の観測は、科学者にどちらかの視点からだけでは不可能な、金星の大気の中間層を理解するより良い機会を与え、惑星の気候に関する新しい情報を提供した。金星の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る。ハッブル宇宙望遠鏡は、金星の大気からの光を研究し、その組成を決定するために月を鏡として使った。 ^{[31] [32]}

太陽面通過は通常、対になって起こる。地球の 8 年は金星の 13 年とほぼ同じだからである。この近似的な合は、金星が毎回 22 時間早く到着するため、三重連星を生成するほど正確ではない。対になって起こらなかった最後の太陽面通過は 1396 年 (惑星は 1388 年に太陽の円盤の少し上を通過した) であった。^[33]次の通過は 3089 年である。^[要出典]

243 年後に金星の太陽面通過が再び発生します。1874 年の太陽面通過は 243 年周期の #1 のメンバーです。1882 年の太陽面通過は #2 のメンバーです。2004 年の太陽面通過は #3 のメンバーで、2012 年の太陽面通過は #4 のメンバーです。2117 年の太陽面通過は #1 のメンバーです。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 年ごとに後方へ移動するため、2854 年の太陽面通過はシリーズ #1 ではなくシリーズ #3 の最後のメンバーになります。降交点 (6 月の太陽面通過) は前方へ移動するため、3705 年の太陽面通過は #2 の最後のメンバーになります。^{[引用が必要]}

長期間にわたって、新しい一連のトランジットが始まり、古い一連のトランジットは終了します。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 シリーズよりも大幅に異なります。^{[引用が必要]}

金星は、太陽面通過中に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のに対し、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、次の太陽面通過は2611年12月13日です。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が最後に起こったのは紀元前541年11月19日で、次のこのタイプの太陽面通過は2854年12月14日です。^{[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、より遠くにある小さな物体の前に指をかざすと、視差が実証されます。見る人がもう一方の目を開き、一方の目を閉じると、指は物体の前にはなくなります。^[要出典]

水星と金星の太陽面通過が同時に起こることはあるが、非常にまれである。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]と紀元前224,504年3月29日に発生する。^[35]日食と金星の太陽面通過が同時に起こることは現在あり得るが、非常にまれである。次に金星の太陽面通過中に日食が発生するのは、紀元前15,232年4月5日である。^[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に「トランジット・オブ・ヴィーナス」というタイトルを付け、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。アルバムの最初の曲「サイン・オブ・ザ・タイムズ」は、歌詞「金星が通過する」で太陽面通過に言及しています。

『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。

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ウィキメディア・コモンズには、金星の太陽面通過に関連するメディアがあります。

ウィキソースには、金星の太陽面通過に関連する原文がいくつかあります 。

• 金星を追いかけて：1631年から2004年までの金星の通過の観察（スミソニアン図書館）
• メリフィールド、マイケル。「金星の通過」。60のシンボル。ノッティンガム大学のブレイディ・ハラン。
• 2012年金星の太陽面通過 – 国際天文学連合
• 国立太陽観測所 – 2012 年 6 月 5 日～6 日の金星の太陽面通過