Наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца.

Извини Леонид, машины были загружены под завязку :-(

Спасибо!
А я вас таким примерно и представлял!

НАБЛЮДЕНИЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ВЕНЕРЫ ПО ДИСКУ СОЛНЦА
8 июня 2004 г.
Ю.А.Клевцов

Мои инструментальные пристрастия, по всей видимости, известны уважаемой публике, однако, сам я считаю разработанную мною модернизированную менисковую систему малопригодной для наблюдения явлений на Солнце и пользуюсь для этого обычным рефлектором Ньютона, который просуществовал у меня с момента изготовления в 1972 г. практически без изменений. 150 мм сферическое зеркало этого телескопа с фокусом 1290 мм выполнено из полупирекса и его рабочая неалюминированная поверхность отражает примерно 3,5% света. Непросветленная призма АР-90 размером 30х30 мм очень хорошего качества, да и зеркало настолько точное, что я часто, когда позволяла атмосфера, наблюдал в этот телескоп неискаженную аберрациями четкую дифракционную картину одиночных звезд. Труба этого телескопа целиком сварена из 5 мм пластмассового листа и потому очень легкая и прочная.
Для наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца 8 июня 2004 г. я поставил трубу этого телескопа на свою монтировку от 300 мм инструмента и навесил на нее 8х 50 мм искатель (производства НПЗ), снабдив его окуляр плотным нейтральным фильтром. Юстировку призмы АР-90 произвел заранее с высокой точностью под лазер, а главное зеркало выставил в ночь с субботы на воскресенье по Альтаиру. Окулярный узел тоже подвергся небольшой модернизации, в частности на втулку, несущую фотоаппарат наворачивается переходник на диаметр 1,25", что позволяет использовать стандартные окуляры и линзу Барлоу. В понедельник решил провести днем "генеральную репетицию". И не зря. Днем теплее и обнаружилось, что фокальная плоскость ушла внутрь трубы, выбрав весь расход фокусировки. Поэтому пришлось оперативно переюстировать главное зеркало, продвинув его вперед примерно на 5 мм.
Поскольку хорошего качества изображения ожидать было трудно, так как все эти дни было ветрено, я для наблюдений приспособил всего два стандартных симметричных окуляра с фокусом 12,5 мм и 17 мм, снабдив их нейтральными фильтрами, но на всякий случай имел под руками 2х линзу Барлоу, таким образом, при желании я мог использовать диапазон увеличений 75, 100, 150 и 200 крат. Поскольку зеркало было без покрытия, беспокоиться за целостность окуляров и фильтров не было необходимости. Фильтры на окулярах дополнительно гасили солнечный свет до условий комфорта наблюдений, при котором не нарушается восприятие цвета наземных предметов после наблюдения Солнца через окуляр, снабженный таким фильтром.
Моя обсерватория находится в поселке Марай, Тогучинского района, Новосибирской области с географическими координатами: широта - 54 градуса 59,2 мин. дуги, долгота - 84 градуса 16,9 мин. дуги. Моменты контактов были проинтерполированы согласно [1], с использованием данных для ближайших населенных пунктов (Новосибирск, Томск, Кемерово и Новокузнецк) и отнесены к местному времени: h m s
T1 = 12 - 16 - 15,5
T2 = 12 - 35 - 30,5
T3 = 18 - 00 - 8,0
T4 = 18 - 19 - 32,0
День 8 июня был ветренным с переменной облачностью, однако, около 10-00 небо начало чиститься а, поскольку ночью прошел дождь, его прозрачность сохранялась высокой. Пробные наблюдения Солнца за 1-1,5 часа до первого контакта позволили, во-первых, установить, что на фоне неба вблизи Солнца Венеру увидеть невозможно и, во-вторых, по наблюдению края диска Солнца выбрать предельное увеличение для наблюдений, которое не превышало 150 крат (17 мм окуляр плюс линза Барлоу). При большем увеличении край диска Солнца сильно струился. На этом увеличении я наблюдал явления при всех четырех контактах планеты с Солнцем.
К моменту первого контакта небо еще не очистилось от туч, но были очень значительные просветы и в 12-00 по местному времени по началу шестого сигнала Маяка я включил секундомер, предварительная поверка которого дает погрешность до плюс-минус 0,2 сек за час. Мне не повезло тем, что как раз к началу наблюдений отключили электроэнергию, которую дали незадолго перед третьим и последним контактом планеты с Солнцем, поэтому во время первого и второго контактов приходилось постоянно держать Солнце в поле зрения рукояткой плавной доводки по прямому восхождению. Край Солнца сильно струился из-за ветра, по той же причине, по-видимому, постоянно "плавала" фокусировка и потому на точную регистрацию первого контакта я вовсе не рассчитывал. Я увидел край Венеры на диске Солнца только когда она уже наползла на него примерно на 1/10 своего диаметра и продолжал следить за нею дальше, надеясь отрегистрировать второй контакт.
Когда Венера зашла на диск более половины своего диаметра, примерно так на 2/3 ее поперечника, на противоположной темной стороне вокруг диска планеты образовалась очень узкая, слабая и неравномерная по яркости световая дуга, которая была видна до тех пор, пока вся планета не взошла на солнечный диск. Наличие этого свечения, струение края Солнца да проклятая облачность (Солнце в момент этого явления то ярко сияло в небе, то вновь скрывалось в тучах) помешали мне точно определить время второго контакта и я его оценил в 12h - 35m - 22,1s, что на 8,4 сек раньше расчетного. Края диска планеты даже при тщательной фокусировке казались размазанными и более светлыми, чем остальная часть диска. Пока Венера ползла большим черным пятном по Солнцу не задев ни одного из редких мелких пятен, бывших в то время на диске, я успел подкрепиться для дальнейшей деятельности и несколько отдохнув перекинул телескоп в положение, удобное для наблюдений 3 и 4 контактов. В 17-00 включил секундомер. Погода несколько улучшилась и небо значительно прояснилось, да и комфортность наблюдений стала выше, так как высота Солнца над горизонтом уменьшилась и можно было наблюдать в телескоп без подставок под ноги. Это дало возможность отнаблюдать с достаточной точностью третий контакт. Секундомер остановил, когда между краем диска планеты и краем диска Солнца исчез видимый глазом промежуток. При этом я не наблюдал кратковременной черной перетяжки (капли) между диском планеты и краем Солнца, как при последнем прохождении Меркурия по диску Солнца 7 мая 2003 г, которая является признаком третьего контакта. Ничего подобного, повторяю, не наблюдалось. Происходило только постепенное уменьшение промежутка между краями обоих дисков. Я оценил время третьего контакта в 18h - 00m - 10,3s, что на 2,3 сек позже расчетного. И я думаю, эти 2,3 сек можно вполне отнести за счет погрешностей наблюдений, связанных с плохой погодой. Из-за струения диска Солнца точность регистрации четвертого контакта получилась низкой 18h
- 19m - 25s, что на 7 сек раньше расчетного, кроме того отрегистрировать четвертый контакт мне помешала и облачность. Сразу же при начале схода планеты с диска Солнца и при выходе за диск примерно до 1/3 ее поперечника, то есть практически сразу же за 3 контактом, что также осложняет его регистрацию, наблюдалось такое же свечение, как и в начале явления, и мне показалось, что правая внешняя дуга над частью диска планеты, находящейся за Солнцем (при наблюдении в телескоп, который, понятно, оборачивает изображение) ярче, чем левая. По мере схода планеты с Солнца это свечение становилось все менее ярким и при сходе до половины диаметра вовсе не было видно никакого свечения. Никаких других явлений, таких как, например, явление капли-перетяжки при касании дисков планеты и Солнца, видимое секунду при прохождении Меркурия в мае 2003 г, я не наблюдал и деформации края Солнца при сходе с него планеты [2] тоже не видел. Правда, нужно заметить, что условия наблюдений были весьма посредственные и край Солнца сильно струился, а заход Солнца в облачность практически оборвал наблюдения 4 контакта.
Таким образом, самый главный вывод из наблюдений следующий: ход явления достаточно точно предсказан теорией, а погрешность 2,3 сек в третьем контакте, который я смог засечь наиболее точно, весьма мала и, скорее всего, связана с условиями наблюдений. Свечение по краю диска планеты, находящегося вне Солнца, явление не мгновенное, как я полагал, исходя из доступной мне литературы [2], и в чем я лично хотел удостовериться. Напротив, выяснилось, что оно наблюдается значительное время и начинается сразу, как только диск планеты выходит за диск Солнца, но не далее расстояния в 1/3 углового поперечника Венеры. Это свечение неравномерное в пределах дуги окружности диска планеты (с чем это связано судить не берусь), находящегося за диском Солнца. В следующее прохождение 2012 г. любопытно будет изучить все детали явления и, прежде всего, точно определить момент появления и исчезновения свечения. Для этого нужна исключительная погода, хорошая оптика и большая удача.

ЛИТЕРАТУРА
1. О.С.Угольников "Небо начала века 2001-2012, астрономический справочник", - М.: Сельянов А.Д., 2000. - 320 с.
2. О.А.Мельников, Г.Г.Слюсарев, А.В.Марков, Н.Ф.Купревич "Современный телескоп", М.: Наука, 1968. - с. 39 - 43.

По поводу невидимости "пупыря" на Солнце, о котором пишет Ломоносов.

Мы вчера обсуждали этот вопрос с Игорем Нестеренко. Он высказал интересную гипотезу. Возможно, что "вспучивание" солнечного края и светящийся ободок вокруг Венеры - это одно и то же явление. Если вспомнить, что МЛ наблюдал явление через "весьма не густо копченное стекло", то ободок вокруг Венеры, который любителям через мощные фильтры с ослаблением в 10000-100000 раз казался еле видимым, для него сиял, как поверхность Солнца. Это похоже на явление соляризации в фотографии. Таким образом вблизи момента касания дисков этот ободок выглядел как вспучивание Солнечного диска.

В связи с этим, интересно узнать впечатления наблюдателей, которые применяли фильтры с минимально возможным ослаблением.

Вот описание наблюдений самим Ломоносовым:

"...господин коллежский советник и профессор Ломоносов любопытствовал
у себя больше для физических примечаний, употребив зрительную трубу о двух стеклах длиною в 4,5 фута. К ней присовокуплено было весьма негусто копченное стекло, ибо он намерился только примечать начало и конец явления и на то употребить всю силу глаза, а в прочее время прохождения дать ему отдохновение.
Ожидая вступления Венерина на Солнце около сорока минут после предписанного в эфемеридах времени, увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен (см. В, фиг. 1); однако, не усмотрев никакой черности и думая, что усталый глаз его тому помрачению причиною, отстал от трубы. После немногих секунд, взглянувши в нее, увидел на том месте, где край Солнца показался прежде неявственен, действительно черную щербину или отрезок весьма невеликий, но чувствительный вступающия Венеры. После с прилежанием смотрел вступления другого Венерина заднего края, который, как казалось, еще не дошел, и оставался маленький отрезок за Солнцем; однако вдруг показалось между вступающим Венериным задним и между
солнечным краем разделяющее их тонкое, как волос, сияние, так что от первого до другого времени не было больше одной секунды.
При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю и был (как просто глазом видеть можно) около десятой доли Венерина диаметра, тогда появился на краю Солнца пупырь (см. А, фиг. 1), который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила (см. фиг. 3 и 4). LS значит край Солнца, mm - выпуклистое перед Венерою Солнце. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера показалась вдруг без края (см. фиг. 5); nn - отрезок хотя весьма малый, однако явственный.
Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу, при самом выходе было также с некоторым отрывом и с неясностию солнечного края. При сем ясно примечено, что, как только из оси трубы Ве-
нера выступала в близость краям отверстия, тотчас являлись цветы от преломления лучей, и края оныя казались неявственны тем больше, чем была от оси X [фиг. 2] далее. Для того при сей обсервации устанавливалась труба, чтобы Венера была всегда в центре отверстия, где края ее казались весьма явственны без всяких цветов.
По сим примечаниям господин советник Ломоносов рассуждает, что планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного. Ибо, во-первых, перед самым вступлением Венеры на солнечную поверхность потеряние ясности в чистом солнечном крае В значит, как видится, вступление Венериной
атмосферы в край солнечный. Изъяснение сего явствует в фигуре 6. LS - край солнечный, РР - часть Венериной атмосферы. При выходе Венеры прикосновение ее переднего края произвело выпуклость. Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере".

Присоединённое изображение

вторая картинка

Присоединённое изображение

Спасибо за такой интересный и толковый отчет!

Можно пару вопросов по инструменту. Как я понял Вы использовали Ньютон с неалюминированным главным зеркалом, призмой и нейтральным фильтром перед окуляром.
(1) Как выглядит нерабочая часть главного зеркала? Полированная плоскость, сфера, грубошлифованная... И насколько, как Вам кажется, рассеивание на ней (или предметах за гл. зеркалом) снижало контраст картинки?
(2) Каков примерный размер призмы?
(3) Была-ли какая-то светозащита на входе и внутри трубы? То есть не мешала-ли прямая засветка в окуляр?

1) Полированная плоскость. Контраст практически не снижался. По-видимому блик уходит далеко и рассеивается где-то в трубе.
2) 30х30 мм.
3) Специальная светозащита не предусмотрена, за исключением хорошего чернения трубы. Засветка не мешала.

Спасибо за оперативный ответ. Куда же делся свет после преломления на главном зеркале? Часть его вместе с опдсветкой от окружающих предметов через прозрачный тыл зеркала должна была пойти на засветку поля зрения.

Еще вопрос, просто так - мало-ли. А призма как была использована - обычным образом для АР90 способом плоскость-диагональ-плоскость или, может быть, просто своей гипотенузой наружу? Это дало-бы еще одно дополнительное ослабление света в итоге перед окуляром осталось бы всего 0.16% от входного потока. Кроме того мы страхуемся таким образом от небольшой положительной сферической и хроматизма положения вносимых призмой.

Николай, спасибо большое за материалы о наблюдении явления Ломоносовым! Я как-раз хотел попросить

В другом источнике сказано, что Ломоносов также опирался на наблюдения двух своих помощников (использовал журнал наблюдений А.Д. Красильникова и Н.Г. Курганова, которые наблюдали в обсерватории) Нет ли об этом нформации в собрании его сочинений?

Выходит, что он вовсе и не видел (как я и говорил на другом форуме) это явление, как большинство себе представляло - в виде серпа вокруг внешнего от Солнца края Венеры, а сделал вывод о наличии атмосферы по результатам "пупыря" и "размытости" края диска Солнца.

Описание "волоса" как-то запутанно - или я просто не понял? Как сияние могло быть м/д вступающим задним краем и диском Солнца?

Непонятно, почему описывается длина трубы , а не ее апертура? Откуда взяты данные про входной зрачок? (кто-то говорил про 4 дюйма)

Да, забыл упомянуть - МЛ - это мой ник, но я не Ломоносов, хотя и тезка

Михаил, А.Д. Красильников и Н.Г. Курганов сосредоточились исключительно на фиксациии времени контактов. МЛ подробно описал их наблюдения и методику измерений, но там про атмосферные явления нет и намека. В принципе можно всю статейку Ломоносова где-нибудь выложить, она сама по себе представляет большой интерес как в историческом, так и в методологическом аспекте. И кстати отличный образец научной статьи для современников.

Я полностью согласен, что не очень внятно описано сияние на входе, причем оно было очень коротким. Апертуры, думаю, были более чем скромными (не удивлюсь если около 40-60мм). Там про них ничего не сказано.

1. Свет, прошедший преломляющую поверхность зеркала, отражается от полированной плоской задней поверхности и широким пучком идет вперед и выходит из трубы. В связи с чем лишь малая часть его попадает в окулярную трубку. Практически помех от этого явления я не наблюдал.

2. Призма АР90 была использована обычным образом.

Итак, давайте проанализируем, какие явления наблюдал Ломоносов и как они соотносятся с тем, что видела армия любителей.

1. ...солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен

Наша команда таких явлений не наблюдала, и у других я не помню ссылок на это, пусть меня поправят, если ошибаюсь. Хотя в принципе это ничему не противоречит.

2. После с прилежанием смотрел вступления другого Венерина заднего края, который, как казалось, еще не дошел, и оставался маленький отрезок за Солнцем; однако вдруг показалось между вступающим Венериным задним и между солнечным краем разделяющее их тонкое, как волос, сияние, так что от первого до другого времени не было больше одной секунды.

Согласен с ML, что здесь есть нечеткость и некоторое противоречие. Солнечный край за Венерой был не виден. Получается сияние было на диске Венеры?! Далее, явление было кратковременным не более 1 сек. Никто из любителей подобного сияния не видел.

3. При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю и был (как просто глазом видеть можно) около десятой доли Венерина диаметра, тогда появился на краю Солнца пупырь (см. А, фиг. 1), который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила (см. фиг. 3 и 4).

Есть любительские снимки, на которых между краем Венеры и Солнца расстояние даже менее 1/10 диска Венеры, но пупырей нет ни на фото, ни глазом никто не видел. Объяснение, о котором я писал выше, что для МЛ яркий ободок вокруг Венеры сиял так ярко, что выродился в "пупырь", тоже вряд ли проходит, т.к. ободок наблюдался любителями пока Венера не вошла на Солнце, а "пупырь" Ломоносовым, когда она еще не вышла.

4.Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера показалась вдруг без края (см. фиг. 5); nn - отрезок хотя весьма малый, однако явственный.

С этим можно согласиться. Хотя для армии любителей Венера просто постепенно сходила с Солнца, без резких переходов с пупыря на фаску. Отличить прямой отрезок (размером с радиус Венеры по рис. МЛ) от дуги окружности Солнца практически невозможно. Легко посчитать, что максимальное отклонение края Солнца относительно хорды=Rвенеры составит всего около 0.1".

5.Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу, при самом выходе было также с некоторым отрывом и с неясностию солнечного края.

Что значит "с некоторым отрывом" я не понял. Наверное деформации солнечного края типа "пупыря" или капли?

Про "неясность", "стушеванность" солнечного края. Явление повторилось на входе и выходе. Заметьте, что это единственное явление, которое повторилось на входе и выходе, т.е. было подтверждено. Хотя должны были повториться все явления. С чем же связано то, что явления на входе и выходе были разными? Это можно частично объяснить тем, что МЛ долго (40мин) ожидал вхождения и сильно устал при входе? Либо прекратил наблюдения после 2-го контакта, чтобы "дать глазу отдохновение", как он пишет.

Конечно фильтр МЛ был очень слабый по сравнению с тем, как наблюдали любители. Однако этим трудно объяснить все отличия в увиденном.

6. При сем ясно примечено, что, как только из оси трубы Венера выступала в близость краям отверстия, тотчас являлись цветы от преломления лучей, и края оныя казались неявственны тем больше, чем была от оси X [фиг. 2] далее. Для того при сей обсервации устанавливалась труба, чтобы Венера была всегда в центре отверстия, где края ее казались весьма явственны без всяких цветов.

Видно, что оптика у МЛ была сильно отягощена аберрациями в том числе хроматическими (см. его рис., Венера больше напоминает Сатурн при смещении из центра). И приходилось вручную держать Венеру в центре, при большом увеличении это не просто.
Мы ничего не знаем про окуляр МЛ. Кстати у Сергея Степанова из нашей компании был МК Интес 150/1500 со штатным окуляром 31мм. При малейшем смещении глаза с оси окуляра возникали заметные искажения картинки, так что подобие Ломоносовских пупырей можно было увидеть как на диске Венеры так и на Солнце .
Далее МЛ не пишет куда он ставил "весьма негусто копченное стекло". Не известно также, какого оно было качества. Скорее низкого, ведь вряд ли тогда могли изготовить и проконтролировать хорошую плоскость и обеспечить малую клиновидность. Ставить перед объективом - плохо, вблизи фокальной плоскости могут быть локальные искажения и лопнуть может, наверное за окуляром? Но это догадки.

Причем, заметьте, сияние вокруг Венеры, которое мы отлично видели, при входе и выходе на диск Солнца более половины планеты МЛ также не приметил. А должен был заметить даже раньше нас, ведь фильтр у него был слабым. Тем более он бы заметил это явление, если бы оно выродилось затем в "пупырь", о чем я писал ранее.

Все-таки с учетом того, почти все явления, за исключением "размытия солнечного края" не повторились на входе и выходе, т.е. результаты своих наблюдений МЛ не смог подтвердить дважды, как не смогли это сделать и его современники и мы с вами, обладая хорошей оптикой и фильтрами, я склонен полагать, что причина "пупыря", кратковременного "тонкого как волос, сияния" - несовершенство оптики телескопа и фильтра Ломоносова.

Атмосфера была предсказана на основе наблюдения "пупыря" и "стушеванности" края. Про стушеванность - размытие вопрос открытый.

Мне кажется все-таки Ломоносов гениально предвидел наличие атмосферы заранее. И это ему частично помогло. Но загадки остаются...

Какие будут мнения?

Немножко неупорядоченных зарисовок с нашей замечательной "экспедиции за дыркой в небе":



Ну, и Солнце, как без него:

(Максутов-Кассегрен 100мм 1:13.5, стеклянный фильтр с хромовым напылением, Canon 300D, ISO 100, 1/60 сек)