Venuspassasjen – hvorfor så mye ståk om noe så kjedelig?

Venus foran kanten av sola. Legg merke til skinnet fra Venus’ atmosfære på utsiden av solranden. (D. Kiselman, et al/Royal Swedish Academy of Sciences)

«Den viktigste himmelbegivenheten på Jorden i vår tid» er rett rundt hjørnet. Om noen dager, på morgenen onsdag 6. juni, kan vi observere planeten Venus passere foran solskiva.

Et spektakulært skue? Ikke i det hele tatt. Uforutsigbart? Niks. Kan vi bruke hendelsen til å skaffe oss ny og spennende viten? Ja, forsåvidt, men bare i begrenset grad.

Likevel sender den nært forestående venuspassasjen hobbystjernetittere såvel som garvede astronomer ut i kaotiske raptuser av muskelspasmer, ukontrollert småhopping og infantil klapping i hendene. Ingen kan klandre deg hvis du spør: Hva er greia? Hvorfor denne perverse interessen for Venus og dens passasjer?

Først og fremst dreier det seg om en svært sjelden reprise av et fenomen som historisk har hatt stor betydning i astronomien og vitenskapshistorien. Venuspassasjer har rett og slett avslørt avstanden til sola og dermed fortalt oss mennesker noe viktig om vår plass i kosmos. Når denne historien kan krydres med eksotiske ekspedisjoner, storpolitikk og tragiske menneskeskjebner blir det hele litt spektakulært likevel. Så ta en kikk, neste mulighet kommer ikke før i 2117.

Guillaume le Gentil hadde mye uflaks. Heldigvis hadde han en god frisør.

Det må ha vært i en noe dyster sinnsstemning Guillaume Le Gentil kom hjem til Frankrike i 1771. 11 år tidligere hadde han som suksessfull astronom og medlem av det franske vitenskapsakademiet lagt ut på en stor ekspedisjon mot India. Siden den gang hadde han jobbet med ett mål for øyet: gjøre målinger av Venus’ passasjer foran sola. Alt hadde gått galt, og i reisekista fantes ikke et eneste brukbart måleresultat. Men som om ikke det var nok: Den kanskje største ydmykelsen lå ennå foran ham…

Men først: Hva er en venuspassasje? Svaret ligger i navnet: Planeten Venus passerer, og det den passerer er solskiva. Venus befinner seg innenfor jorda i solsystemet, og av og til vil sola, Venus og jorda havne omtrent på linje, slik at Venus sett fra Jorda dukker opp rett foran solskiva. Dette er helt analogt med hva som skjer under en solførmørkelse, bare at da er det Månen og ikke Venus som skygger for Sola. Måneskiva er stor nok til å dekke hele sola, slik at det under en total solformørkelse blir mørkt midt på dagen. Men siden Venus er mye lenger unna jorda, og derfor har mindre utstrekning på himmelen, vil Venus bare dekke en knapp promille av solskiva. Det er altså ingen grunn til å droppe solkremen under venuspassasjen.

Venus sin bane rundt sola er «vippet» 3° sammenlignet med jordas bane. Venuspassasjer vil bare opptre når Venus passerer mellom jorda og sola samtidig som banene er i ferd med å «krysse» hverandre. (Wikipedia)

Jorda bruker 365 dager rundt sola, og Venus snurrer en runde i samme retning på bare 224 dager. Så da skulle vi vel tro at venuspassasjer inntreffer hver gang Venus har tatt igjen jorda med en runde, sånn med et par års mellomrom? Den gang ei. Banen til Venus er nemlig vippet 3 grader i forhold jordbanen. Dette fører til at Venus vanligvis vil passere enten litt over eller under solskiva (se figur). Venuspassasjer er derfor svært skjeldne, men likevel forutsigbare. Dessuten dukker de opp i par. Forrige venuspassasje skjedde i 2004, altså for åtte år siden. De to neste kommer i et tilsvarende par i 2117 og 2125, mens det forrige passasjeparet dukket opp i 1874 og 1882.

Gentil hadde allerede gjort seg bemerket som astronom, blant ved å oppdage flere nye stjernetåker. I forkant av venuspassasjen i 1761 ble det opprettet flere internasjonale samarbeidsprosjekter for å sende ut ekspedisjoner og observere venuspassasjen fra en rekke forskjellige steder på jorda. Bakgrunnen var en idé lansert av den kjente astronomen Edmond Halley allerede i 1678, der han viste at man en gang for alle kunne fastslå avstanden til sola ved å gjøre nøyaktige observasjoner av venuspassasjen fra flere ulike steder på jorda samtidig. 83 år senere skulle den forventede passasjen i 1761 bli den første muligheten til å virkeliggjøre Halleys visjon. Gentil var en viktig brikke i dette, og han skulle lede en ekspedisjon fra Frankrike til India, nærmere bestemt til den franske kolonien Pondicherry.

I flere tusen år har man gjort beregninger på banene til planetene i solsystemet. Det store gjennombruddet kom med Keplers tre lover for planetbevegelse som ble publisert i 1609 og 1619. Spesielt interessant her er den tredje loven som sier at «Kvadratet av omløpstiden er proporsjonal med middelradien i tredje potens». Javel..? Dette beyr at hvis man kjenner omløpstiden til de forskjellige planetene – og den er ganske grei å måle – så vil man kunne regne ut forholdet mellom radiene til planetbanene. Åkei? Det betyr at hvis vi kjenner radiusen til én planetbane (altså avstanden mellom planeten og sola), så vil man kunne regne ut avstanden til alle de andre planetene som man kjenner omløpstiden til. Altså, hvis vi klarer å bestemme avstanden mellom Venus og sola, eller Venus og jorda, så vil vi også kunne regne ut jordas avstand til sola. Og: avstanden til Venus kan måles under en Venuspassasje. Men hvordan?

Historien oml Gentils ekspedisjon er så spennende/tragisk/floskelfull at den har dannet utgangspunktet for librettoen til en opera.

I mars 1760, over et år før venuspassasjen skulle inntreffe, forlot Gentil Paris med kurs mot India. Underveis fikk han imidlertid høre at det hadde brutt ut krig mellom England og Frankrike, og etterhvert også at engelskmennene hadde okkupert Pondicherry. Den eneste muligheten var å snu, og Gentll satte kursen mot Mauritius isteden. 6. juni kom venuspassasjen. Himmelen var skyfri og alt lå til rette for gode observasjoner – rent bortsett fra at Gentil fortsatt befant seg i store dønninger ute på sjøen. Å gjøre astronomiske observasjoner var derfor umulig, og Gentil fikk ikke gjort en eneste nyttig måling av passasjen. Han svelget skuffelsen og bestemte seg like godt for å holde stand og vente på den neste passasjen som skulle inntreffe om 8 år, i 1769.

Teknikken som ble brukt kalles parallakse og er et velkjent fenomen for alle med to velfungerende øyne. Når vi bruker to øyne samtidig kan vi se tredimensjonalt og beregne avstander – og for eksempel gripe etter et eple som henger foran oss. Det som skjer er at de to øynene vil se eplet fra litt forskjellig vinkel. Hvis du fokuserer på eplestilken og eplestilken henger rett foran nesa di, vil øynene peke kraftig innover mot nesa. Flytter du eplet lenger unna, vil øyne peke litt mer utover. Vinklene som øynene peker i forteller altså noe om avstanden til eplet, og hjernen vår bruker disse vinklene til å beregne avstand.

Avstandssyn illustrert – på en skikkelig motbydelig måte – av René Descartes. Kilde: Freakyfauna

Hvis avstanden til eplet blir for stor vil imidlertid avstandsberegningen bli vanskelig. Forskjellen i vinkel mellom de to øynene når du fokuserer på et eple på 100 meters avstand og når du ser et eple på 110 meters avstand er minimal. For øynene våre fungerer derfor parallaksemetoden best for objekter som er på en armelengdes avstand, og teknikken blir ubrukelig på objekter som er lenger unna enn ca. 25 meter.

Gentil bestemte seg for å forsøke å observere 1769-passasjen fra Filipinene, og satt kurs for Manila. Der ble han til sin store skuffelse dårlig mottatt av de spanske myndighetene. Da han fikk høre at Pondicherry på ny var under fransk kontroll, valgte han å gjøre et nytt forsøk i India. Han ankom kolonien i mars 1768, over et år før passasjen skulle finne sted, og bygde seg et lite observatorium. Etter en måned med lite skyer og flotte observasjonsforhold kom dagen for venuspassasjen – akkompagnert av tette skyer. Gentil så ikke snurten av Venus. Etter ni år på reise: ingenting. Men han tok seg i kragen og tok fatt på den lange hjemreisen.

Hjemreisen ble forsinket av et dysenteriutbrudd, og etter en storm ble Gentil satt i land på øya som i dag heter Réunion (utenfor Madagaskar). Etterhvert fikk han bli med et spansk skip videre, og han ankom Frankrike i 1771, etter 11 år med mislykket forskningsekspedisjon. Vel hjemme i Paris viste det seg at Gentils ankomst ikke var ventet i det hele tatt. Han var forlengst erklært død, kona var gift med en annen mann, og slektningene hadde grafset til seg eiendelene hans. 

Dybdesynet vårt har altså begrenset rekkevidde, og å bruke øynene til å «se» avstanden til Venus eller sola er håpløst. Dette skyldes at øynene våre sitter så tett samlet. Hadde øynene våre hatt større avstand, for eksempel en meter, ville vi kunne sett mye større avstander, og hadde vi økt avstanden til mange tusen kilometer ville vi kanskje kunne sett avstanden til Venus. Men om ikke mennesker er tilpasset å se slike avstander, kan vi lage kunstige «øyne» som er det. For eksempel vil et teleskop plassert på Tahiti og et annet teleskop plassert i Vardø kunne gi oss en avstand mellom «øynene» på rundt 8000 kilometer. Da kan vi se langt med parallakseteknikken!

Parallakseteknikken illustrert: Fra posisjoner med ulik breddegrad på jorda vil vi se at Venus følger ulike baner over sola. Illustrasjon: Wikipedia og Jan Erik Ovaldsen: Hentet (med tillatelse) fra himmelkalenderen.com

Imidlertid var det ikke vinkelen mellom teleskopene som ble brukt direkte for å måle avstanden til Venus – da hadde man jo ikke trengt noen passasje foran sola for å gjøre målingene – men snarere at Venus’ bane over solskiva blir litt forskjellig avhengig av hvilket øye man ser med. Prøv selv: Hold pekefingeren foran øynene og lukk ett og ett øye vekselsvis. Du vil da se at pekefingeren din flytter seg i forhold til bakgrunnen (for eksempel en dataskjerm). Det er det samme som skjer med Venus og sola. Fra en posisjon på jorda vil Venus passere solskiven et litt annet sted enn på et annet sted på Jorda. Hvis vi kan måle denne forskjellen, og hvis vi kjenner avstanden mellom teleskopene, kan vi regne ut avstanden til Venus. Og når vi har regnet avstanden til Venus kan vi regne ut alle avstandene i solsystemet ved å bruke Keplers tredje lov!

En venusobservatør som skulle vise seg å ha større hell enn Gentil var, ja nettopp, Hell. Maximillian Hell var en ungarsk jesuittprest og astronom som hadde blitt oppnevnt til leder for observatoriet i Wien. Fader Hells bidrag bestod i å legge ut på en ekspedisjon til Vardø i Norge (etter invitasjon fra den dansk-norske kongen). Den store avstanden mellom Vardø og flere av de andre observasjonspunktene gjorde stedet godt egnet for å få stor avstand mellom «øynene» på jorda. Imidlertid var det klimatiske utfordr… eh, problemer, knyttet til Vardø som gjorde at Hell og hans assistent Joannes Sajnovics nok fra tid til annen ønsket at de heller befant seg på kaptein Cooks ekspedisjon som skulle observere passasjen fra Tahiti.

Hell skulle reise via København til Oslo, for deretter å følge pilegrimsleden fra Oslo til Trondheim. Fra Trondheim skulle følget fortsette med båt til Vardø. Tidsplanen innebar å komme fram til Vardø på sensommeren 1768, før de kraftige høststormene gjorde den værharde finnmarkskysten for farlig å seile. Den tidsplanen sprakk. 

Skisse av venuspassajen fra 1761. Den øverste linja tilsvarer banen i Bencoolen (Indonesia), mens den nederste er London. Passasjen i Bencoolen er lengre og vil derfor ta lengre tid. Kilde: http://sunearthday.nasa.gov/2012/articles/ttt_75.php

Nøkkelen var altså å måle forskjellene i Venus’ bane over sola sett fra forskjellige steder på jorda. Det viste seg at den mest presise måten å gjøre disse målingene på var å ta nøyaktige tidsmålinger av hvor lang tid venuspassasjen tok sett fra ulike stedee på jorda. Der Venus krysser sola nær midten av solskiva vil planeten ha en lang vei å gå over sola, og passasjen ville ta lang tid. Hvis Venus bare sneier sola i over- eller underkant, vil passasjen ta kort tid. Derfor, ved å ta tiden på venuspassasjen ulike steder på jorda, kan vi regne ut hvor på sola venus har passert i de ulike tilfellene, og dermed kan vi regne ut alle avstander i solsystemet.

Når Venuspassajene i 1761 og 1769 nærmet seg kokte alt ned til dette: Ta tiden på passasjene fra mange ulike steder samtidig, samt bestemme de nøyaktige posisjonen til de stedene man tok observasjonene fra (for å finne avstanden mellom øynene). Og dermed ble strabasiøse ekspedisjoner sendt ut til alle verdenshjørner for måle posisjon og ta tiden med sekundpresisjon på en passasje av en liten prikk over solskiva. Og dukket det opp en sky mens Venus var på vei inn eller ut av solskiva, ville hele reisen i praksis være forgjeves…

Maximilian Hell på plass i observatoriet i Vardø – ikledd samiske gevanter.

Reisen mot Vardø skulle vise seg å bli en jo-jo-opplevelse. Den strabasiøse ferden – først med hest , deretter med båt – ble avløst av stor festivitas og kongelige mottagelser i både København, Oslo og Trondheim. I Trondheim ble de, som de kongelige gjestene de var, godt utstyrt for reisen videre nordover. Sajnovic skrev i sin dagbok:

«…De glemte ikke vinen heller. Vi hadde rød og hvit vin til vår disposisjon; og i tillegg ga de oss Brandy, og alt nødvendlig utstyr for å brygge øl.» (Oversatt fra engelsk fra [1])

Og det virker som om Jesuittene visste å kose seg med de fine varene i de lange sommernettene. Det fortellles om augustkvelder i Vallersund der Fader Hell klimprer melodier på mandolin mens en herre ved navn Hagerup spilte med på fløyte og dulcimer. [1] Eia var vi der!

Men de hadde fått mye motbør underveis, og under den siste etappen fra Hamningberg i oktober 2012 var nok mandolinen trygt plassert under dekk. En kraftig storm gjorde at det var bare med nød, neppe og Hells prestehell at de ankom Vardø.

Av ulike grunner var observasjonene av 1761-passasjen vanskelige å bruke til å bestemme avstanden til Venus. Ett av problemene var at ingen helt visste hvordan passasjen skulle se ut. Blant annet viste det seg at det dukket opp en uventet optisk effekt som gjør at det ser ut som om Venus henger litt fast i kanten på sola. Uten en konvensjon for hvordan man skulle ta denne med i målingene ble også resultatene upålitelige. I tillegg ødela krig og dårlig vær for flere av ekspedisjonene.

I 1769 gikk alt så meget bedre. Basert på en rekke observasjoner, blant annet Vardø og Tahiti, kunne man beregne avstanden fra Sola til å være 153 millioner kilometer, en verdi som avviker med bare er 2% fra den mye mer presise verdien som vi kjenner i dag ut i fra radarmålinger (med en usikkerhet på bare 2 meter!).

Annekset til venstre var Hells observatorium i Vardø. Kilde: transitofvenus.nl

Vel fremme i Vardø fikk Hell bygget et observatorium som et anneks til fogdens hus i byen. Under vinteren pleiet de også tett kontakt med den lokale befolkningen og de fikk blant annet dokumentert slektskapet mellom samisk og ungarsk språk. Astronomene var selvfølgelig også opptatt av å forberede Venuspassasjen. Blant annet måtte de ta hensyn til at tyngdeakselerasjonen i Vardø er omlag 2 promille større enn i Wien (en badevekt vil altså fortelle deg at du er 2 promille tyngre i Vardø enn i Wien), så pendelurene som skulle brukes til å ta tiden på venuspassasjen måtte rekalibreres for å tikke riktig under den heftige, nordnorske tyngdekraften.

Selve venuspassasjen ble en nervepirrende seanse. Tolv timer før den skulle starte holdt Hell og Sajnovic gudstjeneste. Skydekket var tett, som det stort sett hadde vært den våren, men akkurat før Venus skulle bevege seg inn over solskiva klarnet det opp, og de fikk gjort nøyaktige tidsmålinger av passasjens begynnelse. Salutter ble avfyrt i Vardø! 

Underveis i passasjen tetnet skydekket til igjen, og etter bare fem minutter var sola igjen usynlig. En spent situasjon, siden det var helt avgjørende å også måle det nøyaktige tidspunktet for slutten av passasjen. Skydekket holdt seg i de fem timene passasjen varte, men minutter før Venus skulle forlate solskiva klarnet det igjen opp, og astronomene kunne på ny gjøre nøyaktige målinger. Nye salutter! Ekspedisjonen var en suksess, og observasjonene i Vardø viste seg å være av de beste som ble gjort av denne venuspassasjen.

Venuspassajen 5.-6. juni med norske klokkeslett. Illustrasjon: Jan-Erik Ovaldsen / himmelkalenderen.com

Ekspedisjonene til venuspassasjene i 1761 og 1769 var mange og strabasiøse. Historiene om Gentil og Hell er bare to eksempler, men de illustrerer hvilken enorm kollektiv innsats som ble lagt ned for å bestemme vår plass i universet.

Onsdag neste uke (6. juni) har vi altså mulighet til å gjenoppleve venuspassasjen. Og med mindre du er av det helsemessig svært ambisiøse slaget (neste mulighet er i 2117) kan du trygt regne med at det blir den siste muligheten du får. Passasjen starter rundt midnatt natt til 6. juni, og i Nord-Norge vil man på grunn av midnattssola kunne følge hele passasjen. I Sør-Norge kan vi se passasjen fra soloppgang til litt før klokka sju om morgenen. Se i Himmelkalenderen for nøyaktige tider. Her kan du også lese mer om de praktiske observasjonene. Husk å aldri se direkte på sola uten egnet beskyttelse foran øynene!

Til årets passasje er det også laget en egen telefon-app (iPhone og Android) der du kan være med å bestemme avstanden til Venus. Appen bruker mobilens GPS-mottager til å bestemme din nøyaktige posisjon, men du må selv observere passasjen og markere av for når den starter og slutter. Deretter vil data fra glade amatører i hele verden samles inn og brukes som grunnlag for å bestemme avstanden til vår naboplanet på ny. Dette er nok en mulighet våre venner Gentil og Hell ville visst å sette pris på!

Det er altså all mulig grunn til å ta en kikk på Venus-passasjen, til tross for at dens mangel på det visuelt spektakulære. Dine barnebarn vil aldri tilgi deg hvis du lar være.

———————-

[1] The Day the World Discovered the Sun: An Extraordinary Story of Scientific Adventure and the Race to Track the Transit of Venus av Mark Anderson

Andre nyttige lenker:

- På den norske astronettsiden og -bloggen himmelkalenderen.com har astronom Jan-Erik Ovaldsen laget en god og informativ side om venuspassasjen.

- Amatørastronomiforeningen Norsk Astronomisk Selskap har arrangementer i forbindelse med venuspassasjen.

- Knut Jørgen Røed Ødegaard har lagt ut mye info om venuspassasjen på astroevents.no.

- transitofvenus.nl gir mye praktisk informasjon, blant annet nøyaktige tidspunkter for venuspassasjen der du er.

- Litt om matematikken bak beregningene av avstanden til Venus med utgangspunkt i venuspassasjene.

- Truls Lynne Hansen og Per Pippin Aspaas ved Universitetet i Tromsø har skrevet utfyllende om Maximilian Hells reise til Vardø (men med spesielt fokus på hans geomagnetiske observasjoner).

About these ads

Om Jostein Riiser Kristiansen

Astrofysiker og førsteamanuensis ved Høgskolen i Oslo og Akershus.
Dette innlegget ble publisert i astrofysikk og merket med , , , , , . Bokmerk permalenken.

11 svar til Venuspassasjen – hvorfor så mye ståk om noe så kjedelig?

  1. Carbomontanus sier:

    Meget bra!

    Hvorfor Wien? Jeg tror det er fordi Tycho Brahes Keiserlige Observatorium i mellomtiden var flyttet fra Prag til Wien, så Universitetet i København spurte den veien.
    Svært exotisk er dessuten også at Den Hellige Jesuitterorden var blitt forbudt av Paven ca 1760!. Så at de fantes i det hele tatt, tyder på at de var blitt bura inn for å sone, og at Maximillianus Hell & Al var ute i siviltjeneste på åpen soning med forbud mot å misjonere allerede i Wien.

    Jesuitterforbudet måtte oppheves midlertidig ved Kongelig Dispensatione, men ikke forbudet mot å misjonere. Det fulgte dem hele veien så de fikk ypperlig attest fra Kommandanten i Vardø for ikke å ha misjonert og ellers vært meget hyggelige karer. Jeg kan garantere at selveste Biskop Gunnerus i Nidaros, Stifteren av Det Kongelige Norske Videnskabers Selskab, som sikkert var svært interessert i oppgaven, overhørte og konfirmerte dem grundig om hva man gjør og ikke gjør i Nidaros Bisbedømme, for ellers risikerer man å bli hivi på sjøen i Nidaros Bispedømme, i mangel av bedre justis nordover. Og de hadde jo griseflaks i Vardø.

    Ordenen ble gjenopprettet i 1814 efter fullendt soning.

    Fotoet av Venus mot solskiven her viser at Venus også har en stratosfære som følger Bolzmanns barometerlov, det synes jeg er det mest spennende og viktigste oppdagelse ved forrige venuspassasje.

    Hvis det ennå er tid så bør man tenke hurtigst over hvilket filter man må ha for å få best mulig kontrast på det fenomenet. Yr.no melder visse sjanser for solgløtt på morgenkvisten i Oslofeltet. Bedre var det ikke forrige gang, jeg måtte passe på som en smed hele tiden for å ha det konsekvent pal i focus og i feltet for de få sekunder solen tittet frem og fikk se passasjen ut med eget teleskop. Og man ser Venus helt klart uten forstørrelse og kikkert med solformørkelsesbriller.

    Takk for opplysningen, Pendelur altså. Jeg tenkte det. Da må de ha brukt vinteren og vårparten på å fin- kalibrere klokker.

    Samiske klær? Jesuittene berget og oppdaterte det Keiserlige observatorium i Kina, lærte seg kinesisk og gikk i Mandarinklær. Og ble i Europa klaget for å være blitt frafalne og Hedninger istedenfor å misjonere. De er rare….

  2. Strålende, Jostein!

  3. Pål Brekke sier:

    Håper diverse journalister også leser denne

  4. Anders Nermoen sier:

    Flott Jostein :)

    Det er interessant å lese hvordan folk gjennom tiden har satset og ofret så mye for at menneskeheten skal finne ut av vår posisjon i Kosmos.

  5. Tilbaketråkk: Venuspassasjen 5. – 6. juni | Hamar og Omegn Astronomiforening

  6. Tilbaketråkk: Saltklypa #54 – Om den synske elefanten Citta og vår oppdaterte grunnlov | Saltklypa

  7. Tilbaketråkk: Himmelkalenderen og Astrobloggen » Bloggarkiv » Venus-passasjen 6. juni 2012

  8. I know this if off topic but I’m looking into
    starting my own blog and was wondering what all is required
    to get set up? I’m assuming having a blog like yours would cost a pretty penny?
    I’m not very web savvy so I’m not 100% certain. Any tips or advice would be greatly appreciated.
    Cheers

  9. Do you mind if I quote a few of your articles as long as I provide credit and
    sources back to your webpage? My website is in the very same niche as yours and my visitors would
    really benefit from a lot of the information you provide here.
    Please let me know if this okay with you. Thank you!

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s