Thực đơn
Sự đi qua của Sao Kim
Các nhà quan sát Ấn Độ, Hy Lạp, Ai Cập, Babylon và Trung Hoa thời cổ đại đã có những hiểu biết nhất định về Sao Kim và sự chuyển động của nó. Các nhà thiên văn Hy Lạp ban đầu đã gọi Sao Kim bằng hai cái tên, Hesperus (tương tự sao Hôm) cho Sao Kim lúc xuất hiện vào buổi chiều và Phosphorus (tương tự sao Mai) cho Sao Kim lúc xuất hiện vào buổi sáng.[6] Pythagoras được cho là người đầu tiên nhìn nhận chúng là cùng một đối tượng. Nhưng không có bằng chứng nào cho thấy các nền văn minh cổ đại có ghi nhận hay hiểu biết về sự đi qua của Sao Kim.
Sao Kim có vai trò rất quan trọng đối với những người thổ dân Châu Mỹ cổ đại, đặc biệt là người Maya. Họ gọi nó là Noh Ek, nghĩa là "ngôi sao vĩ đại" hay Xux Ek;[7] hay còn tôn thờ Sao Kim là vị thần Kukulkán (hay thần Gukumatz và thần Quetzalcoatl ở một số vùng thuộc México). Thông qua cuốn sổ Dresden (Dresden codex), chúng ta biết người Maya cổ đại đã ghi chú đầy đủ một cách chính xác về chu kỳ của Sao Kim nhưng tuyệt nhiên họ không đề cập đến hiện tượng đi qua của hành tinh này.[8] Tuy nhiên, một bảng viết cổ được tìm thấy tại quần thể Mayapán có chứa các hình ảnh có thể ghi lại sự đi qua của Sao Kim vào thế kỷ XII hoặc XIII.[9]
Nhà vật lý Avicenna người Ba Tư đã tuyên bố nhìn thấy Sao Kim như là một điểm nằm trước Mặt Trời. Điều này là có thể vì theo tính toán hiện đại, Sao Kim đã đi qua Mặt Trời vào ngày 24 tháng 5 năm 1032, nhưng Avicenna không cho biết rõ ông quan sát vào ngày nào và các học giả hiện đại ngày nay đặt nghi vấn liệu ông có thực sự quan sát được hiện tượng từ nơi ở của ông vào lúc đó không; hoặc ông có thể đã nhầm lẫn với một vết đen Mặt Trời. Ông sử dụng kết quả quan sát của mình và kết luận rằng đôi khi Sao Kim rời khỏi vị trí của nó trong thuyết địa tâm[10] mà xuất hiện gần Mặt Trời hơn.[11]
Bài chi tiết: Sự đi qua của Sao Kim năm 1639
Năm 1627, Johannes Kepler trở thành người đầu tiên dự đoán về sự đi qua của Sao Kim và ông đã dự đoán lần đi qua của năm 1631. Tuy nhiên, phương pháp của ông không đủ chính xác để dự đoán rằng lần đi qua đó sẽ không thể quan sát được ở phần lớn Châu Âu, và kết quả là không ai quan sát được hiện tượng này khi dựa vào dự đoán của ông.[12]
Quan sát khoa học đầu tiên về sự đi qua của Sao Kim được thực hiện bởi Jeremiah Horrocks từ nhà riêng của ông ở Carr House, làng Much Hoole, gần thành phố Preston, nước Anh vào ngày 4 tháng 12 năm 1639 (hay 24 tháng 11 theo lịch Julius lúc này đang được sử dụng chính thức ở Anh). Bạn của ông là William Crabtree cũng quan sát được hiện tượng Sao Kim quá cảnh từ Broughton, gần Manchester.[13] Kepler đã dự đoán lần đi qua năm 1631 và năm 1761 nhưng lại không nhận thấy còn có một lần quá cảnh gần tiếp theo đó là năm 1639. Horrocks đã chỉnh sửa lại tính toán của Kepler về quỹ đạo của Sao Kim, và nhận ra rằng các lần Sao Kim đi qua sẽ diễn ra cách nhau 8 năm và lần tiếp theo chính là vào năm 1639.[14]
Mặc dù ông không chắc chắn chính xác thời gian diễn ra, nhưng ông tính toán rằng sự quá cảnh sẽ bắt đầu từ 15 giờ. Horrocks đã tập trung quan sát hình ảnh của Mặt Trời chiếu qua chiếc kính thiên văn đơn giản lên một mảnh giấy, đây là cách quan sát an toàn cho mắt. Sau khi theo dõi được một lúc, ông đã may mắn nhìn thấy sự quá cảnh diễn ra vào 15 giờ 15 phút, chỉ nửa tiếng trước khi Mặt Trời lặn. Quan sát của Horrocks cho phép ông đưa ra một con số dự đoán tốt về kích cỡ của Sao Kim, cũng như ước tính khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trời (bằng với một đơn vị thiên văn).
Ông ước tính con số này vào khoảng 95,6 triệu km (bằng 0,639 AU) – khoảng hai phần ba con số chính xác mà chúng ta biết ngày nay là 149,6 triệu km, nhưng con số này gần chính xác hơn tất cả những con số được đưa ra trước thời ông. Quan sát này được giữ kín và chỉ được công bố khi ông qua đời vào năm 1661.[14]
Bài chi tiết: Sự đi qua của Sao Kim năm 1769
Năm 1663, nhà toán học James Gregory người Scotland đã đề xuất trong tác phẩm Optica Promota của ông rằng việc quan sát sự đi qua của Sao Thủy từ những vị trí quan sát tốt trên Trái Đất có thể tính toán được thị sai của Mặt Trời và do đó đơn vị thiên văn sẽ được tìm ra dựa vào phép đạc tam giác. Hiểu được điều này, chàng thanh niên Edmond Halley đã làm một chuyến đi đến Saint Helena để quan sát lần đi qua của Sao Thủy vào ngày 28 tháng 10 năm 1677 nhưng thất vọng khi ngoài ông ra chỉ có Richard Towneley ở Burnley, Lancashire cũng thực hiện quan sát này, trong khi Gallet ở Avignon chỉ đơn giản ghi chú rằng nó có xảy ra. Halley không hài lòng về kết quả tính toán thị sai Mặt Trời là 45" được cho là chính xác.
Trong một bài viết xuất bản năm 1691, và tái bản chi tiết hơn xuất bản năm 1716, ông đã đề xuất rằng có thể tính toán chính xác hơn bằng cách sử dụng kết quả quan sát sự đi qua của Sao Kim, mặc dù hiện tượng này xảy ra lần nữa vào năm 1761 và Halley qua đời vào năm 1742.[15][16] Vào năm 1761, rất nhiều đoàn thám hiểm đã đến những nơi khác nhau trên thế giới để thực hiện quan sát chính xác về sự quá cảnh Sao Kim và để tính toán mô hình được đề xuất bởi Halley – đây là một ví dụ sơ khai về sự cộng tác khoa học quốc tế.[17]
Tuy vậy, sự cộng tác này cũng bị cạnh tranh gay gắt, ví dụ những nhà khoa học người Anh chỉ có động lực khi nghe được kế hoạch của nhà thiên văn Joseph-Nicolas Delisle người Pháp. Trong nỗ lực thực hiện chuyến thám hiểm quan sát đi qua đầu tiên, các nhà thiên văn từ Anh, Áo và Pháp đã đến khắp nơi trên thế giới, bao gồm cả Siberia, Newfoundland và Madagascar.[18] Hầu hết những người tham gia đều quan sát thấy một phần hiện tượng quá cảnh, nhưng quan sát thành công nhất do Jeremiah Dixon và Charles Mason thực hiện tại Mũi Hảo Vọng.[19] Ít thành công hơn, tại Saint Helena, Nevil Maskelyne và Robert Waddington không quan sát được sự đi qua nhưng họ cũng linh hoạt sử dụng phép đạc tam giác lên khoảng cách Mặt Trăng để tìm kinh độ.
Sơ đồ vẽ tay trích từ tác phẩm "Sự xuất hiện của Sao Kim trên Mặt Trời, Được quan sát từ Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Sankt-Peterburg vào ngày 26 tháng 5 năm 1761" của Mikhail Lomonosov.Sự hiện diện của khí quyển Sao Kim được Mikhail Lomonosov kết luận trên cơ sở quan sát của ông về sự quá cảnh của Sao Kim năm 1761 từ Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Sankt-Peterburg.[20] Ông đã sử dụng một thiết bị quang học khúc xạ hai ống kính và một bộ lọc Mặt Trời yếu (kính gần trong) để quan sát và tường trình rằng đã thấy một vệt lõm của ánh sáng ("vòng cung của Lomonosov") từ đĩa của Mặt Trời khi Sao Kim bước vào. Lomonosov cho rằng hiệu ứng này gây ra do sự khúc xạ của các tia sáng Mặt Trời qua bầu trời khí quyển, và cũng tường trình rằng có sự xuất hiện của một phần của Sao Kim vào thời điểm đó.[21]
Năm 2012, Pasachoff và Sheehan[22] tường trình rằng, dựa trên sự hiểu biết của mình về khí quyển Sao Kim qua kết quả thu được từ lần quan sát quá cảnh năm 2004, và cho rằng điều mà Lomonosov từng công bố không phải là khí quyển của Sao Kim. Để thực hiện một thử nghiệm mang tính quyết định, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tiến hành thực hiện lại buổi quan sát của Lomonosov với các thiết bị cổ như thời đó vào lần quá cảnh tháng 6 năm 2012.[23] Họ quan sát được "vòng cung của Lomonosov" và các hiệu ứng khác ở vùng hào quang Mặt Trời gây ra do khí quyển của Sao Kim và kết luận rằng kính thiên văn của Lomonosov đã quan sát đúng về việc Sao Kim đi vào đĩa Mặt Trời trong quá trình diễn ra sự đi qua và cũng đúng với những bản ghi chép của ông vào năm 1761.[23][24]
Sơ đồ vẽ tay của David Rittenhouse cho thấy kết quả buổi quan sát sự đi qua của Sao Kim vào năm 1769.Lần quá cảnh năm 1769, các nhà khoa học đã có chuyến đi đến Tahiti,[25] Na Uy, và một số địa điểm ở Bắc Mỹ như Canada, New England, và San José del Cabo (Baja California, lúc bấy giờ còn là thuộc địa của Tây Ban Nha). Nhà thiên văn Christian Mayer người CH Czech được Nữ hoàng Ekaterina Đệ Nhị của Nga mời đến Sankt-Peterburg để quan sát cùng Anders Johan Lexell, trong khi những thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Nga được cử đến 8 địa điểm khác nhau trong Đế quốc Nga để quan sát dưới sự quản lý chung của Stepan Rumovsky.[26] Vua George Đệ Tam của Anh đã cho xây dựng Đài thiên văn King gần dinh mùa hè của ông ở Richmond Lodge, để ông cùng nhà thiên văn Stephen Demainbray thực hiện quan sát sự đi qua của Sao Kim.[27][28]
Nhà thiên văn Maximilian Hell người Hungary và trợ lý của ông là János Sajnovics đã đi đến Vardø, Na Uy dưới sự bảo trợ của Vua Christian Đệ Tam của Đan Mạch. William Wales và Joseph Dymond cũng thực hiện quan sát của họ ở vịnh Hudson, Canada cho Hội Hoàng gia Luân Đôn. Một buổi quan sát khác bởi nhóm các nhà thiên văn người Anh cũng được thực hiện tại Mỹ. Ở Philadelphia, Hội Triết học Hoa Kỳ cũng dựng lên ba đài quan sát tạm thời và lập ra một ủy ban trong đó đứng đầu bởi David Rittenhouse. Hay quan sát khác được thực hiện bởi nhóm của Tiến sĩ Benjamin West tại Providence, Đảo Rhode[29] và kết quả của buổi quan sát được công bố vào năm 1769.[30]
Kết quả của những quan sát khác nhau tại Bắc Mỹ thuộc Anh được in trong tập đầu tiên của tác phẩm Transactions của Hội Triết học Hoa Kỳ vào năm 1771.[31] Để so sánh với kết quả quan sát ở Bắc Mỹ, William Smith đã xuất bản một ấn phẩm vào năm 1771 và đưa ra con số thị sai Mặt Trời là từ 8,48 đến 8,49 giây cung,[32] tương ứng với khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất gấp 24.000 lần bán kính của Trái Đất, con số này chỉ lệch 3% so với giá trị đúng ngày nay.
Các quan sát cũng được thực hiện ở Tahiti bởi James Cook và Charles Green tại một địa điểm được gọi là "Point Venus". Sự quá cảnh đã xảy ra trong chuyến thám hiểm đầu tiên của ông[33] sau khi ông khám phá ra New Zealand và Australia. Đây là một trong năm chuyến thám hiểm do Hội Hoàng gia Anh và nhà thiên văn học hoàng gia Nevil Maskelyne tổ chức.
Jean-Baptiste Chappe d'Auteroche đã đến San José del Cabo (lúc này được gọi là Tân Tây Ban Nha) để quan sát Sao Kim đi qua cùng hai nhà thiên văn Tây Ban Nha là Vicente de Doz và Salvador de Medina. Tuy nhiên rất tiếc, ông đã mắc bệnh sốt vàng ngay sau khi hoàn thành quan sát của mình.[34] Chỉ 9 trong số 28 người của đoàn thám hiểm của ông quay trở về nhà an toàn.[35]
Hiệu ứng giọt đen được ghi nhận lại vào lần đi qua của Sao Kim năm 1769.Một trường hợp không may khác, Guillaume Le Gentil đã mất tám năm để thực hiện chuyến đi quan sát hiện tượng này. Tuy vậy, trong chuyến đi đó, ông bị mất vợ và tài sản, cũng như bị cho là đã chết trên đường đi, những nỗ lực và sự xui rủi của ông đã trở thành nguồn cảm hứng cho vở kịch Transit of Venus bởi Maureen Hunter.[36] Ngoài ra, Ruđer Bošković cũng nhận lệnh từ Hội Hoàng gia để đến Istanbul quan sát, nhưng rất tiếc ông cập bến quá trễ.[37]
Năm 1771, nhà thiên văn Jérôme Lalande người Phápkết hợp dữ liệu quan sát của hai lần đi qua năm 1761 và năm 1769 và tính toán ra đơn vị thiên văn có giá trị 153 triệu km (±1 triệu km). Độ chính xác ít hơn so với mong đợi bởi hiệu ứng giọt đen, nhưng đây vẫn là con số cho thấy sự cải thiện đáng kể so với tính toán trước đó của Horrocks.[18]
Maximilian Hell đã công bố kết quả chuyến thám hiểm của ông vào năm 1770 tại Copenhagen.[38] Dựa trên kết quả từ chuyến thám hiểm của mình, Wales và Cook cũng đã trình bày một cách tính đơn vị thiên văn khác vào năm 1772, và cho ra con số 151,7 triệu km.[39][40] Lalande lên tiếng đòi hỏi bằng chứng chính xác về chuyến thám hiểm của Hell trong một bài viết trên Journal des sçavans vào năm 1778, nhưng sau đó rút lại bài viết.
Bài chi tiết: Sự đi qua của Sao Kim năm 1874, và Sự đi qua của Sao Kim năm 1882
Sao Kim quá cảnh năm 1882.Lần đi qua của Sao Kim năm 1874 và năm 1882 cho phép các nhà khoa học đo đạc được những con số chính xác hơn. Ba đoàn thám hiểm từ Đức, Vương quốc Anh và Hoa Kỳ đã đi đến quần đảo Kerguelen để quan sát và khảo sát vào năm 1874.[41] Nhà thiên văn Simon Newcomb người Mỹ đã kết hợp dữ liệu từ bốn lần đi qua trước đó gần nhất và ông cho ra con số 149,59 triệu km (±0,31 triệu km) để giải đáp vấn đề số đo của đơn vị thiên văn.
Các kỹ thuật hiện đại hơn vào thời nay, như sử dụng sóng vô tuyến hồi đáp từ các tàu thăm dò không gian (telemetry), các phép đo radar đến các hành tinh hay tiểu hành tinh xa trong Hệ Mặt Trời, đã cho chúng ta một giá trị của đơn vị thiên văn (AU) chính xác hơn và độ sai số chỉ khoảng ±30 mét, và bây giờ không ai sử dụng thị sai Mặt Trời để đo đơn vị thiên văn nữa.[18][42]
Bài chi tiết: Sự đi qua của Sao Kim năm 2004, và Sự đi qua của Sao Kim năm 2012
Nhiều tổ chức khoa học lớn dẫn đầu bởi Đài thiên văn Nam Châu Âu (ESO) đã thực hiện một buổi quan sát và đo đạc khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời trên quy mô toàn thế giới, được tiến hành bởi các nhà thiên văn nghiệp dư và học sinh sinh viên, trong thời gian Sao Kim đi ngang qua Mặt Trời năm 2004.[43] Các quan sát của những người tham gia cho phép tính ra giá trị của đơn vị thiên văn là 149.608.708 km ± 11.835 km với độ sai số 0,007% so với giá trị đúng được chấp nhận.[44]
Sự kiện Sao Kim đi qua Mặt Trời năm 2004 nhận được rất nhiều sự quan tâm, các nhà khoa học nỗ lực đo đạc lượng ánh sáng dần mờ nhạt khi Sao Kim từ từ che khuất ánh sáng của Mặt Trời, để điều chỉnh lại các kỹ thuật mà họ hy vọng có thể áp dụng để tìm kiếm các ngoại hành tinh.[42][45] Các phương pháp tìm kiếm các hành tinh chuyển động quanh các ngôi sao khác Mặt Trời chỉ hoạt động ở một vài trường hợp: một là những hành tinh đó phải rất lớn (tương đương kích cỡ Sao Mộc chứ không như Trái Đất), tương đương với trọng lực của chúng đủ lớn để làm 'lắc lư' ngôi sao chủ và giúp chúng ta phát hiện được sự thay đổi trong chuyển động riêng của chúng hoặc sự thay đổi của hiệu ứng Doppler trong vận tốc xuyên tâm; những ngoại hành tinh to lớn có kích cỡ tương đương Sao Mộc hoặc Sao Hải Vương nằm quá gần với ngôi sao chủ và sự đi qua của chúng làm thay đổi đáng kể độ sáng của ngôi sao chủ; hoặc là các ngoại hành tinh đi qua các ngôi sao nền ở phía sau làm dịch chuyển nhỏ vị trí các sao nền so với ngôi sao chủ của ngoại hành tinh hay tạo nên hiệu ứng vi thấu kính hấp dẫn từ độ dịch chuyển nhỏ này mà các nhà thiên văn có thể đoán ra tồn tại ngoại hành tinh quay quanh ngôi sao chủ và khối lượng của ngoại hành tinh.[46]
Đo cường độ ánh sáng trong quá trình đi ngang qua, ngôi sao sẽ bị che khuất ánh sáng một phần và chúng ta biết được rằng có một hành tinh ở đó bởi nó đi qua phía trước và che khuất ánh sáng từ ngôi sao.[42] Nhưng việc này đòi hỏi phép đo cực kỳ chính xác, ví dụ sự quá cảnh của Sao Kim chỉ làm giảm độ sáng của Mặt Trời đi 0,001% (nghĩa là Mặt Trời vẫn sáng 99,9% so với bình thường), và sự quá cảnh ở các hệ hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời cũng vậy, thậm chí chúng ta sẽ khó nhận thấy hơn.[47]
Lần đi qua của Sao Kim vào năm 2012 cho các nhà khoa học nhiều cơ hội tốt để nghiên cứu, đặc biệt là trong việc tìm kiếm các ngoại hành tinh. Những nghiên cứu được triển khai trong lần đi qua năm 2012 bao gồm:[48][49][50]
Thực đơn
Sự đi qua của Sao KimLiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Sự đi qua của Sao Kim