はまぎんこども宇宙科学館／（財）横浜市青少年育成協会


「金星の太陽面通過」情報とリンク集

２００４年６月８日１４時１１分から、金星が太陽面を横切る現象が日本全国から観測できるはずでしたが、 全国的にお天気が悪かったようです。横浜ではなんとか観測に成功しました。 （今回の画像記録）

日本では１３０年ぶり、世界的にも１２２年ぶりという珍しい現象です。いま、 世界に生きている人々が生まれて初めて観測することになる 「金星の太陽面通過」。次回は８年後の２０１２年６月６日ですが、そのあとは２１１７年１２月１１日まで起こりません

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「金星の太陽面通過」について


満ち欠けをする金星 金星と地球の軌道（動画)

Source: http://www.vt-2004.org/

金星は地球の内側を まわっている惑星です。 地球に対する金星の位置によって、満ち欠けをして見えます。 （金星のデータ）

金星の軌道は、地球の軌道に対し、３．４度ほど傾いています。そのため、地球と太陽の間に金星がきても、 たいていは太陽の上か下を金星が通っていき、「太陽面通過」が起こりません。金星と地球の軌道の面が交わっている 方向で、金星と地球が並ぶことがあれば、「金星の太陽面通過」が起こります。
（金星と地球の軌道運動 Run/Stopボタンで動かしてみましょう）


金星と地球の軌道
Source: http://www.imcce.fr/vt2004/en/present_eng.html


金星と地球の軌道の面が交わっている方向に、地球が来るのは、 ６月上旬頃と１２月上旬頃なので、「金星の太陽面通過」はその時期に起こっています。

ところが、「金星の太陽面通過」が起きる日時の リストを見ますと、 昔は５月や１１月など、１ヶ月も早く起こっていたことがわかりますし、 もっと長期にわたるリストを見ても、「金星の太陽面通過」が起きる日付が、未来に向かって遅くなっていく傾向がわかります。

これは、日常使っている暦の１年では、太陽を正確に１周するのに少し足らないこと（したがって、１周ちょっと前から新年が始まる）、 そして、他の惑星の重力の影響で、地球の軌道に対する金星の軌道の向きも次第に変わっていくこと、のためです。 結果として、およそ１世紀で１日程度日付が遅くなっていくようになります。 （注意：改暦（ユリウス暦からグレゴリオ暦へ）時には １０日分が省かれています）



アメリカ海軍天文台図書館所蔵の１８８２年金星太陽面通過の写真と それらを動画にしたもの



一度「金星の太陽面通過」が起こってから、何年するとまたこの現象が起こるのでしょうか？

「金星と地球が並ぶようになる周期（金星と地球の会合周期といいます）」は５８３．９２日（約１．６年）です。 つまり、５８３．９２日ごとに、地球と太陽の間に金星がきます。 （地球と太陽の間に金星がくるときを計算） これを５回くりかえすと、８年ちょうどにちかい！ （地球は、３６５．２５６日で軌道を1周） 金星と地球の軌道の面が交わっているところにほぼもどってくる、ということになります。 一度「金星の太陽面通過」が起こって、８年たつとまた「金星の太陽面通過」が起こる可能性があるわけです。 （実際、次回の「金星の太陽面通過」は８年後２０１２年６月６日に起こり、 日本から全経過が見られます）

前回起こった軌道上の位置に、正確にもどるわけではありませんので、 太陽面を通過する経路はずれていきます。 さらに８年後になると、 ずれがたまるので、もう「金星の太陽面通過」は起こりません。８年間隔で起きることがあるのは連続２回のペアまでです。
また、たまたま太陽の中央寄りを通過した場合には、８年すると通過コースが太陽面の外に出てしまい、 「金星の太陽面通過」が起こらなくなります。 金星の太陽面通過のリストを見ますと、 例えば、４１６年、６５９年、９０２年、１１４５年、１３８８年なども、太陽面の外を金星が通過してしまい、 ８年間隔のペアがありません。


金星と地球の会合周期、５８３．９２日が６６回くりかえすと、１０５年半に近くなります。 つまり、地球が１０５周半して、金星と地球の軌道の面が交わっているところ（太陽をはさんで両方向にあります）の反対側に ほぼきます。再び、「金星の太陽面通過」が起こる可能性があります。実際、次回２０１２年６月６日の１０５年半後、 ２１１７年１２月１１日に、次の「金星の太陽面通過」が起こります。

５８３．９２日の７１回分がほぼ１１３年半になりますし、 さらに、５８３．９２日の７６回分がほぼ１２１年半になります。 また、５８３．９２日の１５２回（５＋６６＋５＋７６回）分がほぼ２４３年となりますから、２４３年の周期性もあります。

水星も 太陽面通過を起こします。金星よりも太陽の近くをはやく動いているため、 水星の太陽面通過の頻度は多くなります。金星の太陽面通過が、２４３年に約４回であるのにたいし、水星の太陽面通過は１００年で １３〜１４回も起こります。 （資料： 1 2 3 4 5 6 ） 




                       「金星の太陽面通過」

                  日付           前回からの間隔          

      １６３１年１２月  ７日				観測可能地域など

      １６３９年１２月  ４日       ８年			観測可能地域など

      １７６１年  ６月  ６日       １２１．５年		観測可能地域など

      １７６９年  ６月  ３日       ８年			観測可能地域など

      １８７４年１２月  ９日       １０５．５年		観測可能地域など

      １８８２年１２月  ６日       ８年			観測可能地域など

      ２００４年  ６月  ８日       １２１．５年   （１７６１年  ６月６日から２４３年目）観測可能地域など

      ２０１２年  ６月  ６日       ８年			観測可能地域など

      ２１１７年１２月１１日       １０５．５年		観測可能地域など

      ２１２５年１２月  ８日       ８年			観測可能地域など



         ★１６３１年１２月７日〜２９８４年６月１４日まで、金星の太陽面通過の起こる間隔は
             ８年、１２１．５年、８年、１０５．５年 のパターンで繰り返されています。
             ５５４年〜１３９６年などには１１３．５年周期もあらわれています。
             −４２６年（紀元前４２７年のこと）〜４２４年や、３８１８〜 ５１７１年などには、
             ８年間隔のペアがありません。
             現在の期間は、人によっては生涯に２度も金星の太陽面通過が観測できる幸運な時期といえるでしょう。


        （日付は世界時=日本時-９時間 による。資料：1 2）






２００４年６月８日の「金星の太陽面通過」
Courtesy of Fred Espenak, NASA/Goddard Space Flight Center

２００４年６月８日に金星が太陽面を通過していくようす（左。図中の時刻は世界時なので、９時間を足すと日本時になります） 日本全国で１４時１１分頃に金星が太陽面に入り始めます。すっかり入るのが１４時３０〜３１分くらい。太陽像の中心にもっとも 近づくのが約１７時１４分です。およそ６時間かけて金星が太陽面を通過し、 ２０時１９分頃に太陽の縁から完全に出るのですが、 日本では、太陽面通過中の金星が再び太陽面のふちに達する前に日没を迎えます。金星像の直径は、太陽像の直径の約３０分の１です。 （各地の日の出入り時刻 ／ 日没直前の状況 REDSHIFT4で作図。金星は誇張してあります）

各地での正確な予報時刻（時刻は世界時です）


上の右の地図では、今回の「金星の太陽面通過」を観測できる地域が色分けされています。黄色が太陽面通過の全経過を観測できる地域。 日本などを含む淡い青の部分では、太陽面通過中に日没を迎えます。 大西洋を含む淡い青の部分では、日の出時すでに太陽面通過中になっています。濃い青の地域からはまったく観測できません。



当日１６時１８分頃に北海道、１７時５３分頃に西日本の、それぞれかなり狭い範囲の地域から、金星通過中の太陽面を、国際宇宙ステーションが通過する ようすも観測できそうです。「国際宇宙ステーションの影が通過する場所」の 概略地図が こちらにもあります。
国際宇宙ステーションの太陽面中央通過が観測できる地点の緯度・経度とその地点の地図、その地点を中心とした観測可能地域の幅などは、こちら（ 北海道 ／ 西日本）。
このとき、小さなシルエットとなった国際宇宙ステーションが、１〜２秒ほどで太陽面を横切っていくでしょう。






Source: http://nicmosis.as.arizona.edu:8000/ECLIPSE_WEB/TRANSIT_04/TRANSIT_2004.html

上：２００４年６月８日の「金星の太陽面通過」のシミュレーション画像（0.6MB 動画）
下：２００４年６月８日の「太陽上で見た金星による地球食」のシミュレーション画像（14MB 動画）
２００４年６月８日の「金星の太陽面通過」を、もし太陽面上で（望遠鏡を使って）見ると、２番目のような光景が見られるはずです。


    太陽・金星・地球と並んだときの 縮尺模型の例

    太陽の直径を１０ｃｍとすると、太陽から７．８ｍ離れたところに直径０．８ｍｍの金星があり、その金星からさらに ３ｍ（太陽からは１０．７ｍ）離れて０．９ｍｍの地球があることになります。










「金星の太陽面通過」の観察のしかた


太陽を直接見てはいけません！

まぶしく感じなくても、目には見えない赤外線によって目を痛めてしまうことがあり、下敷きその他目的外のものを フィルターに使うことはたいへん危険です。見ているときに痛みを感じなくとも網膜を痛めていることがあります。 メーカーが品質を保証している「日食メガネ」（取り扱い説明書をよく読んで使ってください）を使うか、次のような方法で 望遠鏡や双眼鏡からの太陽像を白い紙などに投影して観察するとよいでしょう。（強烈な太陽光の熱で レンズの接着材やファインダーの十字線が破損してしまうなど、望遠鏡や双眼鏡の一部をいためてしまうことがあります。 投影法の場合も、取り扱い説明書やメーカーの指示にしたがって危険のないようにしてください）

投影法で観察しているときには、誰かが望遠鏡や双眼鏡をのぞきこまないよう十分注意してください



科学館の天文教室で 製作する小型望遠鏡でも、投影法で太陽黒点が観察できました。

双眼鏡でも大きな黒点がわかります。

投影法で、望遠鏡を太陽に向けるときは、望遠鏡の影をみます。 望遠鏡の影が最も小さくなるように望遠鏡の向きを調整すれば、太陽光が望遠鏡に入ってきます。

２００３年５月７日の「水星の太陽面通過」では、 水星は太陽面直径の１５０分の１程度でしたが、金星の太陽面通過では、 金星は太陽面直径の３０分の１程度になります。太陽面通過中の金星は、 丸く真っ黒なシルエットになるので、黒点とまぎらわしいことはありません。

はまぎんこども宇宙科学館やお近くの科学館などの 「金星の太陽面通過」観望会の予定は、 こちらで調べられます。

（関連資料：部分日食の安全な観察のしかた）






「金星の太陽面通過」観測の歴史から


ドイツの天文学者、 ヨハネス・ケプラー(1571-1630)は、 自分自身の 「ルドルフ星表」（１６２７年）に基づき、 １６２９年に、１６２９〜１６３６年の惑星位置を計算していました。ここで 彼は、 １６３１年１２月（彼が死んだ年の翌年）の「金星の太陽面通過」を予測して いましたが、その次に起こる「金星の太陽面通過」は１７６１年と計算していました。 また、「金星の太陽面通過」はおおよそ１２０年の周期で起こることを見出していました。 （資料： 1 2）

ケプラーはまた、 水星の太陽面通過が １６３１年１１月７日に起こることも予報しました。 フランスの ピエール・ガッサンディ (1592-1655)がこの予報にもとづき、惑星の太陽面通過という現象をはじめて観測しました。ケプラーの予報に対して５時間ほどの違いしか ありませんでした。

ほかにも、この水星の太陽面通過を ３人が観測していましたが、 詳しい記録を残していたのはガッサンディでした。 （資料： 1 2 3）

ケプラーは同年 １６３１年の１２月７日に、金星も太陽面通過すると予報していたので、 ガッサンディはその観測も試みましたが、 残念ながら、 パリからは観測できない通過でした。


ジェレマイア・ホロックス(1618-1641)は、 イギリス、ランカシャー州、 リヴァプール近くにある、トクステス・パークの貧しい家庭の生まれで、 母親はメリー・アスピンウォール、父親のジェームズ・ホロックスは時計職員であったようです。（かつて信じられていた農夫のウィリアム・ホロックスは別人らしい。 David Sellers, "The Transit of Venus" ほか 資料)
貧乏であった彼は、１６３２年、給費生として、 ケンブリッジ大学の エマヌエル・カレッジに入学します。

    入学許可が （当時のイギリスで使われていた ユリウス暦では）１６３２年７月５日のことですから、入学規則によって 彼はこのとき１４歳のはずで、このことから逆算すると、生まれは１６１８年１月〜７月ということになります。 （資料)

そこでの講義は今日の大学とは大違いで、ほとんどが美術、神学、ラテン語でした。幾何学や天文学も美術コースの なかで学ばれている程度で、 当時としては新しいティコ・ブラーエ(1546-1601)や ヨハネス・ケプラー(1571-1630) の天文学などは講義内容にまったく含まれていなかったのです。

ホロックスは、大学の図書館に通い、独学でそうした天文学を学ぶようになりました。（１４〜１５歳のころです！）

１６３５年（１７歳頃）、ホロックスは、学費が払えなくなったためでしょうか、卒業しないまま大学を去り、トクステスにもどります。

ケプラーの惑星運動理論で使われていた軌道データを改良し、その結果を観測により確かめるように しました。こうして、彼はより正確な天体位置計算ができるようになったのです。 ２０歳にして彼は、月の軌道が、地球を焦点のひとつとする楕円であることを見破っていました。

ランカシャー州、 プレストン近郊に ある、フールという村の教会の 牧師補となった ホロックスが、 １６３９年秋にたどりついた結論は、 「金星の太陽面通過」は、ケプラーの発見したおよそ１２０年周期内に ２度起こること、その２度は８年間隔で起こることでした。 そしてホロックスは （当時のイギリスで使われていた ユリウス暦で） １６３９年１１月５日に、友人のクラブトリーに宛てた手紙でこう書いています。

    『いま手紙を書いているのは、１１月２４日、太陽と金星とが、驚くべき会合を起こすことを 伝えるためです。そのとき、金星は太陽面を横切ります。過去長年起こらなかったことですし、 今世紀中はもう２度と起こらないでしょう』

と述べ、金星の大きさなどの観測をしてくれるようたのんでいます。

こうしてホロックスは、 みずからの計算により、１６３９年１２月４日（当時のイギリスで使われていた ユリウス暦では１１月２４日）に 金星が太陽面を通過することを知りました。現地時間午後３時５７分から太陽面通過になる計算でしたが、 念のため、日の出から９時まで、１０時から正午まで観測しましたが、空はくもりがちで、 ときおり太陽がのぞくときもありましたが、黒点以外には何も見えませんでした。

日曜ということもあり仕事のため観測を中断 しなければなりませんでした。午後３時すぎに教会の仕事から解放された ホロックスは午後３時１５分、急いで観測を再開。おしくも金星が太陽面に入っていくところはみそこなったものの、 ちょうど太陽面に入った金星が見えていたのです！ 冬の早い日没までの３５分間、ホロックスは 自宅で観測することができました。 （ホロックスが雇われていた教会と彼が観測を行った家の写真. 玄関の上に見える２階の窓から観測したようです）


１６３９年１２月４日のイギリス、マンチェスターで見た「金星の太陽面通過」のシミュレーション画像（3MB 動画）
この動画では、常時画面下方向に地平線があり、周囲が緑になった段階で日没です。(REDSHIFTで作画）



ホロックスは、日没までに、太陽面を移動する金星の位置を ３度測定しています。金星像の大きさを 角度の７６秒と見積もりました。 この大きさから、 計算によって、 太陽（の中心）から見た場合の金星の大きさを２８秒と求めたホロックスは、太陽から地球を見た場合も、同じ２８秒に 見えるだろうと仮定してみました。（ちょっと乱暴な仮定ですが、太陽から見たら金星と地球が同じ大きさに見える、と仮定したわけです） すると、 三角法の 計算から、地球と太陽の間の距離は、地球の半径の約１５０００倍と見積もることができました。

彼の友人で、 マンチェスターにいた織物商の ウィリアム・クラブトリー(1610-1644)も、あきらめかけていた午後３時３５分、突然晴れ間があらわれ、日没直前の空に 「金星の太陽面通過」を観測することができたということです。 （クラブトリーは大学で学んだことはありませんが、書物を買い求めて独学で天文学を身につけていました） この２人は、世界で初めて「金星の太陽面通過」を観測したことになります。ホロックスは、１６４１年、短い生涯を閉じます。 死因はわかっていませんが、クラブトリーに会う直前でした。まさに突然のことだったようです。そして、１６４４年には クラブトリーもこの世を去っています。


当時、それぞれの惑星の軌道の大きさの比は、観測から求められていましたが、 実際の大きさがどれくらいなのかよくわかっていませんでした。

１６６３年、 スコットランドのジェームズ・グレゴリー (1638-1675)は、水星や金星の太陽面通過を観測すれば、地球−太陽間距離を正確に測れることを指摘しました。 （資料）

ハレー彗星で有名な イギリスのエドモンド・ハレー(1656-1742)は、 １６７７年１１月の水星の太陽面通過を観測し、 地球上の（とくに緯度方向で） 互いに大きく離れた観測地点から「金星の太陽面通過」を観測すれば、 太陽面を動く金星の経路が わずかにずれる（図ではズレを誇張してあります）はずで、 きたる１７６１年と１７６９年の「金星の太陽面通過」で、金星や太陽までの距離を求めようという具体的な提案を１６９１年にしました。（ １７１６年に発表されたハレーの論文． 関連資料： 1 2 ）
金星は水星よりも地球に近くなるため、わずかな「見えかたのちがい」を測定するには好都合です。 仮に、地球上の南北両極２点から金星の太陽面通過を観測できたとしても、太陽面での金星像のずれは 金星像そのものの大きさ程度にしかなりません。

残念ながら、１７６１年と１７６９年の「金星の太陽面通過」までハレーが生きていることはできませんでした。

ハレーが提案した方法では、「金星が太陽面通過に要する経過時間を正確に測定する」というものでしたが、 フランスの ジョウゼフ-ニコラ・ドリール (1688-1768)は、ハレーの方法を改良し、観測地点の緯度経度が正確にわかっていれば、太陽面通過開始時刻（または終了時刻）を正確に測定すればよいという方法を１７２２年に考案しました。 （資料：1 2）


その後、１８世紀、１９世紀と、ヨーロッパやアメリカなどが国の威信をかけて、太陽系の実際の大きさをはかるための 「金星の太陽面通過」観測隊を 世界各地に送ったのですが（ １８７４年には、 日本にもフランス隊、アメリカ隊、メキシコ隊がきました）、ハレーが期待したような正確な値が求まりませんでした。 金星が太陽面に入るときと、出るときに、金星像がもちのようにのびる 「ブラック・ドロップ現象」が正確な時間測定をさまたげたのです。

１９９９年１１月の「水星の太陽面通過」が、人工衛星 「ＴＲＡＣＥ」から観測されました。 大気らしい大気のない 水星の太陽面通過を、地球大気の外で観測 した結果、「ブラック・ドロップ現象」がやはり観測されたということです。 今回の「金星の太陽面通過」でも同様な観測がなされるでしょう。 太陽の周縁減光と 望遠鏡による像の不鮮明さ（PSF: 点像強度分布） が原因ではないかと見られています。(資料）

１８９８年８月に発見された小惑星「エロス」は、 火星や金星よりも 地球に接近する軌道をもつことがわかりました。 そこで、地球上各地でエロスを観測し、背景の星々に対するエロスの位置を測定し、距離を求めようということになりました。 （片腕を前にのばし、親指を立てて、腕を手前に近づけていきます。同時に、それぞれの目（観測地）でかわるがわる親指を見ると、背景の 変化が大きくなりますね。同様に、接近するエロスを異なる場所で観測すれば、見える方向の違いが比較的大きく、測定しやすくなります） １９３０〜３１年の接近時には、世界の２５の天文台が観測に参加し、３千枚近い写真が撮影されました。

さらに、第２次世界大戦後になると、レーダーを使って金星までの距離が正確に測定される時代に入りました。現在ではなんと１ｍ精度での 測定が可能ということです！

太陽−地球間平均距離（あるいは太陽の赤道地平視差）測定の変遷： 1 2 3



（資料： 斎田博「おはなし天文学１」地人書館 1973年 ／ Eli Maor, "June 8, 2004: Venus in Transit" Princeton University Press, 2000 ／ David Sellers, "The Transit of Venus" Maga Velda Press, 2001 ／ Michael Maunder and Patrick Moore, "Transit When Planets Cross the Sun" Springer-Verlag, 2000 ／ William Sheehan, "The Transit of Venus", Sky & Telescope, February 2004 pp. 46-54 ／ Richard West and Henri M. J. Boffin, "The Venus Transit 2004 (VT-2004) Programme", The Messenger, March 2004 pp. 49-51 ／ 1 2 3 4 5 6 ）




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