Kapitán James Cook, Venuše, Slunce a zlomyslná „černá kapka“
V srpnu roku 1768 vyplula z anglického Plymouthu výprava vedená kapitánem Jamesem Cookem. Mířila za Venuší.
Oficiálním cílem výpravy byl tichomořský ostrov Tahiti, odkud měli členové expedice pozorovat vzácný astronomický úkaz – přechod Venuše přes Slunce.
K přechodu neboli tranzitu Venuše přes sluneční kotouč nedochází každý den. Je to poměrně vzácný úkaz, který nastává vždy jen dvakrát za století. Kotouček planety Venuše při něm zakrývá jen nepatrný kousek slunečního disku. Není známo, že by tomuto úkazu kdokoliv věnoval pozornost dříve, než v přelomovém období astronomie na počátku 17. století, spjatém s působením osobností, jako byli Johannes Kepler nebo Galileo Galilei, a také s vynálezem dalekohledu.
O tranzitu Venuše a jeho pozorováních hovoří Antonín Rükl, pracovník Planetária hlavního města Prahy, uznávaný specialista na měsíční kartografii a popularizátor astronomie.
Kdo se o tomto úkazu zmiňuje jako první?
„První, kdo na ten úkaz upozornil, byl nejspíš Jan Kepler, který byl také schopen na základě zákonů pohybu planet kolem Slunce ten úkaz předpovědět, což učinil v roce 1627. Předpověděl, že dojde k přechodu Venuše v letech 1631 a 1639. Ten první přechod se ještě nepodařilo nijak zachytit, ale ten druhý v roce 1639 je spojen s pozorováním anglického astronoma Jeremiáše Horrockse, kterému se to opravdu podařilo a je to tedy první prokázané pozorování přechodu Venuše přes Slunce.“
Proč se později astronomové o tento jev tolik zajímali?
„Britský královský astronom Edmund Halley navrhl v roce 1678 zajímavou metodu, jak se dá pomocí pozorování přechodů Venuše přes Slunce odvodit vzdálenost Země od Slunce. On už Kepler byl schopen říci, jaké jsou poměrné vzdáleností jednotlivých planet. Jestliže vzdálenost Země - Slunce položíme za rovnu jedné, tedy jedné astronomické jednotce, tak bylo známo, v jakých zlomcích nebo násobcích té jednotky jsou daleko planety. Ale kolik je to v kilometrech, to bohužel se nevědělo. Za časů Horrockse byl ten odhad vzdálenosti kolem 98 milionů kilometrů, což jsou asi dvě třetiny skutečné vzdálenosti. Halleyův návrh byl velice zajímavý a Halley také předpověděl, že další přechody nastanou v letech 1761 a 1769, kdy bude, jak se domníval, konečně příležitost pro přesné určení vzdálenosti Země od Slunce.“
Pozorování prvního přechodu v roce 1761 se ale ještě příliš nevydařilo...
„To pozorování nebylo příliš přesné. V tom roce ale například známý ruský přírodovědec Michail Lomonosov, který ten jev též pozoroval, zjistil, že kolem kotoučku Venuše se u okraje Slunce objevuje jakási aureola, záře, a správně usoudil, že se jedná o atmosféru Venuše. To byl vlastně první vědecký zisk z tohoto úkazu. No, a pak následoval rok 1769 a to už tedy astronomové věděli, že kdyby ten úkaz prošvihli, tak pak budou na další muset čekat 105 let a nikdo se toho nedožije. Takže je to vyburcovalo k velmi pečlivé přípravě. Řada zemí byla připravena vyslat expedice za pozorováním tohoto úkazu na nejroztodivnější místa ve světě, což bylo nutné, protože podle té Halleyovy metody bylo záhodno, aby pozorování byla vykonána z míst pokud možno značně rozdílných v zeměpisné šířce. To má své geometrické zdůvodnění. A tak byly vysílány výpravy jednak daleko na sever a také hodně daleko na jih. A s tím je právě spojena velmi dobře známá výprava vedená kapitánem Cookem na Tahiti, což tehdy bylo nejjižnější pozorovací místo.“
Výprava kapitána Jamese Cooka za planetou Venuší, která začala v roce 1768, byla velkou, mezinárodně uznávanou vědeckou expedicí.
„Na palubě lodi Endeavour bylo několik přírodovědců z různých zemí, nejen z Anglie. Byli tam i malíři, dokumentaristé a ta výprava byla mezinárodně respektována. Například francouzské válečné loďstvo dostalo pokyn, aby nechali Endeavour na pokoji. Kapitán Cook vedl suverénně Endeavour z přístavu Plymouth kolem mysu Horn na Tahiti a trefil tam velice dobře. Za ty dva měsíce, které mu zbývaly do přechodu Venuše, stačil ještě vybudovat pevnůstku, pozorovací observatoř a tak dále. A to pozorování se po stránce příznivého počasí a tak dále vydařilo velice dobře, od začátku do konce.“
James Cook a druhý pozorovatel, královský astronom Charles Green, pozorovali celý průběh jevu. Podle Halleyovy metody bylo nutné velmi přesně zaznamenat časy vstupu Venuše na sluneční kotouč a jejího výstupu. To se jim podařilo, bohužel zdaleka ne tak přesně, jak doufali, říká Antonín Rükl:
„Oni doufali, že se jim to podaří na sekundu přesně, ale nakonec byl rozdíl času mezi Cookem a Greenem 42 sekund. Ne snad proto, že by to byli nějací nešikové, ale vyskytl se nevyhnutelný jev, kterému se říká ‚černá kapka‘. Poté, co Venuše po druhém kontaktu vstupuje na sluneční disk a stejně tak, když se před opuštěním slunečního disku dotkne jeho okraje, objeví se mezi kotoučkem Venuše a okrajem disku jakési spojení, hluboký stín, jako kdyby se slil ten kotouče Venuše předčasně s okrajem disku. Právě tomu se říká ‚černá kapka‘. Dnes víme, že je to způsobeno neklidem zemské atmosféry, nedokonalostmi optiky použitého dalekohledu a optického systému a také ztemněním slunečního disku u okraje. To oni nemohli vědět a tak došlo k jakémusi zklamání. To ale nebylo zcela na místě, protože těch výprav bylo po světě víc. Pozorování se sešlo něco přes sedmdesát a ze všech dohromady pak v roce 1771 astronom Lalande odvodil vzdálenost Země od Slunce na 153 milionů kilometrů. To už je přece jen blízko k té skutečné průměrné hodnotě 149,6 milionů kilometrů, kterou si pamatujeme ze školy.“
Cookova výprava se z Tahiti vydala za dalším, tentokrát už tajným úkolem – najít bájnou Jižní zemi, Terru Australis. To se pochopitelně nezdařilo, protože taková země neexistuje. Cook alespoň zmapoval Nový Zéland a východní pobřeží Austrálie, kde Endeavour málem ztroskotala. Během nucené zastávky v Batavii, dnešní Jakartě, na ostrově Jáva se řada členů výpravy nakazila malárií a úplavicí. Na zpáteční cestě do Anglie jich spousta zemřela. Včetně astronoma Charlese Greena.
K dalším přechodům Venuše přes Slunce došlo až v druhé polovině 19. století. Jak se na ně vědci přichystali tentokrát?
„To bylo v letech 1874 a 1882, kdy už byla k dispozici dokonalejší astronomická technika a zejména při tom druhém přechodu i fotografický záznam a to vedlo k významnému zpřesnění určení časů kontaktů. Na základě těchto měření se podařilo Newcombovi spočítat vzdálenost Země od Slunce právě na 149,6 milionu kilometrů, což už je ta naše známá hodnota. Byla pak ještě upřesněna pozorováním planetky Eros. Později ve 20. století byla astronomická jednotka určená mnohem a mnohem přesněji moderními metodami, především radarem. Dnešní hodnota už má přesnost takřka na metry. Tím samozřejmě význam pozorování přechodů Venuše za účelem proměření sluneční soustavy ustal.“
Poslední dva přechody, které jsme měli možnost pozorovat – 8. června 2004 a 6. června 2012 – už byly tedy pozorovány víceméně z cvičných důvodů?
„Například v roce 2004 byla zorganizována mezinárodní akce, které se zúčastnilo téměř 3000 účastníků a tisíc školních tříd. Na základě jakéhosi opakování té metody, kdy si mohl kdokoli vyzkoušet, jak se ta vzdálenost kdysi tímto způsobem měřila, se spojenými silami podařilo určit astronomickou jednotku na přesnou hodnotu – zase na těch 149,6 milionu kilometrů.“
Letos se pozorování zúčastnil i Hubbleův teleskop. Astronomové jeho prostřednictvím zkoušeli, co všechno se dá zjistit o atmosféře Venuše na dálku díky slunečním paprskům, které skrze ni projdou. Mohlo by se jim to v budoucnu hodit pro výzkum atmosféry exoplanet. Hubbleův teleskop se samozřejmě nedíval přímo do Slunce, ale sledoval sluneční světlo, odražené od Měsíce.
O expedici kapitána Cooka za Venuší, a nejen o ní, nám vyprávěl Antonín Rükl, pracovník Planetária hlavního města Prahy, měsíční kartograf a popularizátor astronomie. Právě v pražském Planetáriu mají k dispozici digitální planetárium, kde bude možné ještě dlouho, víceméně pravidelně, shlédnout pořad Venuše kapitána Cooka, kde se bude vzácný úkaz simulovat tak, jak byl v roce 1769 vidět právě z Tahiti. Naživo ho už nikdo z nás neuvidí. K dalším přechodům Venuše přes Slunce dojde až v letech 2117 a 2125.
Vysíláno v Planetáriu č. 23/2012, 2. - 8. června.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně doplněno a upraveno.
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
