Первые известные наблюдения и регистрация прохождения Венеры были сделаны в 1639 году английскими астрономами Джереми Хорроксом и его другом и корреспондентом Уильямом Крэбтри . [1] Пара провела свои наблюдения независимо 4 декабря того же года (24 ноября по юлианскому календарю, который тогда использовался в Англии); Хоррокс из Карр-Хауса , тогда в деревне Мач-Хул , Ланкашир , а Крэбтри из своего дома в Броутоне , недалеко от Манчестера .
Друзья, последователи новой астрономии Иоганна Кеплера , были самоучками- математиками , которые методично работали над исправлением и улучшением Рудольфовых таблиц Кеплера путем наблюдений и измерений. В 1639 году Хоррокс был единственным астрономом, который понял, что транзит Венеры неизбежен; другие узнали об этом только после события, когда сообщение Хоррокса о нем было распространено. Хотя оба друга умерли в течение пяти лет после своих наблюдений, их новаторская работа оказала влияние на установление размера Солнечной системы ; за это и другие свои достижения Хоррокс и Крэбтри, вместе с их корреспондентом Уильямом Гаскойном , считаются отцами-основателями британской исследовательской астрономии.
К XVII веку два достижения позволили предсказывать и наблюдать прохождения планет по диску Солнца: телескоп и новая астрономия Иоганна Кеплера , которая предполагала эллиптические, а не круговые планетарные орбиты . [1]
В 1627 году Кеплер опубликовал свои Рудольфины таблицы . Два года спустя он опубликовал выдержки из таблиц в своей брошюре De raris mirisque Anni 1631 Phaenomenis , которая включала admonitio ad astronomos (предупреждение астрономам) относительно транзита Меркурия в 1631 году и транзитов Венеры в 1631 и 1761 годах. Транзит Меркурия произошел, как и предсказывалось, и наблюдался Иоганном Баптистом Цизатом в Инсбруке , Иоганном Ремом Квиетаном в Руффахе [2] и Пьером Гассенди в Париже , что подтвердило кеплеровский подход. [1] Но их наблюдения поставили под сомнение предыдущие теории о Солнечной системе, поскольку было показано, что Меркурий намного меньше ожидаемого. [3]
Хотя расчеты Кеплера указывали, что прохождение Венеры в 1631 году будет лучше всего видно с американского континента, он не был полностью уверен в своем предсказании и рекомендовал европейским астрономам быть готовыми наблюдать это событие. [2] Гассенди и другие в Европе наблюдали за ним, но, как и предсказывалось, во время прохождения Солнце находилось за горизонтом. [4] [5] Согласно современным расчетам, наблюдатели в большей части Италии и вдоль восточного Средиземноморья должны были увидеть последнюю стадию прохождения, но таких наблюдений зафиксировано не было. [2] Кеплер предсказал близкое прохождение Венеры в 1639 году [примечание 1] , и поскольку следующее полное прохождение не ожидалось в течение следующих 121 года, Гассенди и другие астрономы сосредоточили свои усилия в других областях. [5]
Джеремия Хоррокс (1618 – 3 января 1641) [3] родился в Нижнем Лодже, Токстет-Парк – теперь это часть Ливерпуля, но в то время это был отдельный город. Его отец Джеймс был часовщиком , а мать Мэри Аспинуолл была из знатной семьи Токстет-Парк. [6] Несколько членов семьи Аспинуолл также занимались часовым ремеслом, и говорят, что дядя-часовщик первым заинтересовал Джеремию астрономией. [7] Джеремия присоединился к Эммануэль-колледжу 11 мая 1632 года и был зачислен в Кембриджский университет 5 июля 1632 года в качестве сизара , что означало, что у него не было средств, чтобы полностью содержать себя, и ему были даны определенные обязанности, чтобы компенсировать снижение платы за обучение. [4] В Кембридже он изучал искусство , классические языки , немного геометрии и немного традиционной астрономии, но не последние работы Галилея, Тихо Браге и Кеплера. Он использовал свое свободное время, чтобы самостоятельно изучить более сложную математическую астрономию и ознакомиться с новейшими идеями. [3] Хоррокс прочитал большинство астрономических трактатов своего времени, выявил их слабые стороны и предлагал новые направления исследований к 17 годам. В 1635 году он покинул Кембридж, не получив формального диплома , предположительно из-за стоимости выпускной церемонии. [7] [8]
Покинув Кембридж, Хоррокс вернулся домой в Ланкашир и начал собирать книги и инструменты, чтобы заняться своим главным интересом — изучением астрономии. [9] Летом 1639 года он покинул дом и проехал около 18 миль (29 км) вдоль побережья до деревни Мач-Хул . Вероятно, он хотел стать наставником детей семьи Стоунз, преуспевающих галантерейщиков , которые жили в Carr House , в поместье Bank Hall Estate, Бретертон. [10]
Хоррокс был первым, кто продемонстрировал, что Луна движется по эллиптической траектории вокруг Земли. [11] Он также написал трактат по кеплеровской астрономии и начал математически исследовать свойства силы, которая стала известна как гравитация . Спустя десятилетия Исаак Ньютон признал работу Хоррокса в отношении Луны в «Началах» Ньютона . [12]
Уильям Крэбтри (1610–1644) был торговцем тканями из Бротон-Спаут, деревушки в городке Бротон недалеко от Манчестера , который сейчас является частью Солфорда . Сын Джона Крэбтри, фермера из Ланкашира с хорошим достатком, и Изабель Крэбтри (урожденной Пендлтон), он получил образование в гимназии в Манчестере — вероятно, предшественнице Манчестерской гимназии , которая тогда располагалась между Коллегиальной церковью и тем, что сейчас является Школой музыки Четема . Он работал в Манчестере, женился на девушке из богатой семьи и в свободное время изучал математику и астрономию . Он тщательно измерял движения планет, проводил точные астрономические расчеты и переписывал существующие Рудольфины таблицы с большей точностью. Он поддерживал активную переписку, большая часть которой теперь утеряна, с Хорроксом, двумя другими молодыми астрономами — Уильямом Гаскойном и Кристофером Таунли — и Сэмюэлем Фостером , профессором астрономии в колледже Грешем в Лондоне и выпускником колледжа Эммануэля. [13] Неизвестно, встречались ли Хоррокс и Крэбтри когда-либо лично, но с 1636 года они регулярно переписывались и, из-за общего интереса к работам Иоганна Кеплера, называли себя, вместе с Уильямом Гаскойном, nos Keplari (мы, кеплярианцы). [14]
Наблюдения Крэбтри убедили его, что, несмотря на свои ошибки, Рудольфовы таблицы Кеплера превосходят обычно используемые таблицы Лансберга , и он стал одним из первых приверженцев новой астрономии Кеплера. К 1637 году он убедил Хоррокса в превосходстве системы Кеплера, и, используя собственные планетарные наблюдения, оба мужчины внесли множество поправок в таблицы Кеплера, которые Крэбтри преобразовал в десятичную форму. [13]
29 сентября 1638 года Хоррокс написал Крэбтри о вероятном предстоящем прохождении Меркурия 21 октября 1638 года ( по старому стилю ), которое Кеплер не предсказал. Он объяснил, что намеревался построить то, что позже назовут гелиоскопом , прикрепив свой телескоп к «продолговатой палке, несущей плоскую поверхность под прямым углом к себе, на которую можно было бы получить изображение Солнца», и что он нарисует круг с числовыми отметками на листе бумаги, на который будет проецироваться изображение Солнца. В данном случае такого прохождения не произошло, поскольку Меркурий прошел по Солнцу далеко за пределами предела для прохождения, но это упражнение оказалось важным пробным прогоном для последующего наблюдения прохождения Венеры. [1]
В октябре 1639 года Хоррокс вычислил, что прохождения Венеры происходят не поодиночке, а парами с интервалом в восемь лет [15] и понял, что второе прохождение произойдет менее чем через четыре недели. Он был убежден, что можно измерить видимый диаметр планеты с точностью до доли секунды дуги , когда она видна как тусклый черный диск на поверхности Солнца, по сравнению с точностью около одной минуты дуги, когда она видна в своем обычном положении как яркая утренняя звезда вблизи Солнца. [6] Он написал своему младшему брату и Крэбтри в Бротон, посоветовав им наблюдать событие в воскресенье, 24 ноября (4 декабря по новому стилю). [3] Цитируя Хоррокса: «Более точные расчеты Рудольфи в значительной степени подтвердили мои ожидания; и я чрезвычайно обрадовался перспективе увидеть Венеру». [1]
Хоррокс был обеспокоен тем, что погода будет неблагоприятной для транзита, поскольку он считал, что редкое планетарное соединение приведет к суровой погоде:
Вероятность облачной атмосферы вызвала у меня много беспокойства; так как Юпитер и Меркурий были в соединении с Солнцем почти в то же время, что и Венера. Это замечательное скопление планет (как будто они желали созерцать, вместе с нами, чудеса небес и добавить великолепия сцене), казалось, предвещало большую суровость погоды. Меркурий, соединение которого с Солнцем неизменно сопровождается штормом и бурей, был особенно опасен. В этом опасении я согласен с мнением астрологов, потому что оно подтверждается опытом; но в других отношениях я не могу не презирать их более ребяческое тщеславие.
— Джеремайя Хоррокс, Венера в единственной визе [17]
Около полудня 23 ноября Хоррокс затемнил свою комнату и сфокусировал лучи солнечного света, проникающие через окно, на бумаге, где изображение можно было безопасно наблюдать. В своем местоположении в Мач-Хуле (широту которого он определил как 53° 35') он рассчитал, что транзит должен начаться около 3:00 вечера в воскресенье 24-го, но он начал свои наблюдения накануне, опасаясь, что может пропустить событие, если его расчеты окажутся неточными. [18] В воскресенье он начал наблюдения на восходе солнца, погода была облачной, но он впервые увидел крошечную черную тень Венеры, пересекающую Солнце около 3:15 вечера, и наблюдал в течение получаса до заката в 3:53 вечера [17]
Когда приблизилось время наблюдения, я удалился в свою квартиру и, закрыв окна от света, направил свой телескоп, предварительно настроенный на фокус, через отверстие в сторону Солнца и получил его лучи под прямым углом на бумагу... Я внимательно наблюдал 24-го числа с восхода солнца до девяти часов, и с немного раньше десяти до полудня, и в час дня, будучи отвлечен в перерывах делами первостепенной важности, которыми, ради этих декоративных занятий, я не мог пренебречь сообразно правилам... Около пятнадцати минут четвертого дня, когда я снова был свободен продолжить свои труды, облака, словно по божественному вмешательству, полностью рассеялись... Затем я увидел весьма приятное зрелище, объект моих жизнерадостных желаний, пятно необычной величины и совершенно круглой формы, которое уже полностью вошло в диск Солнца слева... Не сомневаясь, что это действительно была тень планеты, я немедленно приступил к ее усердному наблюдению... хотя Венера продолжала находиться на диске еще несколько часов, она не была видна мне дольше получаса из-за того, что [Солнце] так быстро заходило... Наклон был единственной точкой, в которой мне не удалось достичь максимальной точности; поскольку из-за быстрого движения Солнца было трудно наблюдать с уверенностью до одного градуса... Но все остальное достаточно точно и настолько точно, насколько я мог желать.
— Джеремайя Хоррокс, «Венера в единственной визе» [17] [примечание 3]
Крэбтри провел свои наблюдения, используя похожую установку, но у него не было достаточно времени, чтобы сделать какие-либо измерения, так как в Броутоне было облачно, и поэтому он увидел транзит только на короткое время. По словам Хоррокса: «Погруженный в созерцание, он стоял некоторое время, едва доверяя своим собственным чувствам, от избытка радости... Через некоторое время облака снова закрыли лицо Солнца, так что он не мог ничего заметить, кроме того, что Венера определенно была на диске в то время». [3] После этого он сделал «такой быстрый набросок» Венеры, когда она проходила по диску Солнца, что позволило Крэбтри оценить угловой размер Венеры как 1′ 3″, с точностью до 1 секунды дуги от ее фактического размера; оценка Хоррокса в 1′ 12″ была менее точной. [1]
Кеплер обнаружил, что расстояние между планетами увеличивается пропорционально их расстоянию от Солнца, и это привело его к предположению, что Вселенная была создана с божественной гармонией, и что размер планет будет увеличиваться таким же образом. Он написал в 1618 году: «Ничто не находится в более согласии с природой, чем то, что порядок величины должен быть таким же, как порядок сфер». [19] Когда измерения Хоррокса Венеры, в сочетании с некоторыми ошибочными измерениями Кеплера и Гассенди, казалось, подтвердили это, Хоррокс предварительно [примечание 4] предложил закон, который гласил, что все планеты (за исключением Марса) будут иметь одинаковый угловой размер, если смотреть со стороны Солнца, который составляет 28 угловых секунд. Это означало, что предположение Кеплера о размерах планет было верным, и привело Хоррокса к ложному выводу, что расстояние между каждой планетой и Солнцем было примерно в 15 000 раз больше ее радиуса. Таким образом, он оценил среднее расстояние от Земли до Солнца примерно в 60 миллионов миль (97 миллионов км), предполагая, что Солнечная система в десять раз больше, чем традиционно считалось. [14] [19] Его цифра была намного меньше 93 миллионов миль (150 миллионов км), которые сегодня считаются астрономической единицей , но, несмотря на то, что она основывалась на ложной предпосылке, она была точнее любых предположений того времени.
К 1640 году астроном из Йоркшира Уильям Гаскойн разработал сетку и микрометр для своего телескопа, оба из которых были бы бесценны для Хоррокса. Гаскойн показал их Крэбтри, который рассказал о них Хорроксу и доложил Гаскойну: «Мой друг мистер Хоррокс утверждает, что тот небольшой прикосновение, которое я ему дал, совершенно поразил его разум и оставил его в Экстазе между Восхищением и Изумлением. Я умоляю вас, сэр, не ослабляйте своих Намерений для Совершенства ваших начатых Чудес». [20]
Хоррокс подготовил несколько черновиков латинского трактата Venus in sole visa (Венера, видимая на Солнце), основанного на его наблюдениях, которые он, предположительно, намеревался опубликовать, но он внезапно умер по неизвестной причине 3 января 1641 года в возрасте 22 лет . [3]
Некоторые из черновиков « Венеры в Соле Визе» хранились у Крэбтри, который умер в 1644 году, через три года после Хоррокса. Их другой корреспондент, Уильям Гаскойн, погиб в том же году в битве при Марстон-Муре . Документы Хоррокса недолгое время оставались у его семьи; некоторые были уничтожены во время Английской гражданской войны , некоторые были вывезены в Ирландию братом Джонасом, и их больше никто не видел, а другие перешли в коллекцию антиквара и астронома Кристофера Таунли, где с ними консультировался Джереми Шейкерли, написавший три книги по астрономии в середине XVII века. [3] Другие были уничтожены во время Великого пожара в Лондоне в 1666 году. Рукописи широко распространялись с конца 1650-х годов, хотя они оставались неопубликованными в течение многих лет. [7]
Коронация короля Карла II состоялась 23 апреля 1661 года (3 мая по новому стилю), в день прохождения Меркурия через Солнце. Голландский астроном Христиан Гюйгенс присутствовал на коронации, во время которой он услышал о рукописи Хоррокса, найденной в 1659 году Джоном Уортингтоном (магистром колледжа Иисуса в Кембридже и выпускником колледжа Эммануила, где он был современником Хоррокса), [3] вместе с некоторыми фрагментами переписки с Крэбтри. [1] [16] Гюйгенс был знаком с выдающимся польским астрономом Иоганном Гевелием и передал ему копию рукописи; Гевелий приложил рукопись к своему отчету о транзите Меркурия, Mercurius in sole visus Gedani , опубликованному в 1662 году. [1] Публикация Venus in Sole Visa Гевелием вызвала большое потрясение в недавно основанном Королевском обществе, когда стало ясно, что такая элегантная и важная работа англичанина так долго игнорировалась в его собственной стране. Математик Джон Уоллис , который был другом Хоррокса в колледже Эммануэля, а также одним из основателей и ведущих светил общества, подытожил точку зрения его членов, написав:
Я не могу не быть недовольным тем, что это ценное наблюдение, которое можно было купить бесплатно, изящно описанное и подготовленное к печати, пролежало двадцать два года, и что не нашлось никого, кто взял бы на себя заботу о столь прекрасном детище после смерти его отца, чтобы вывести на свет трактат, имеющий такое значение для астрономии, и сохранить труд для чести нашей страны и на благо человечества. [22]
Королевское общество взяло на себя ответственность за публикацию большей части оставшихся работ Хоррокса под названием Jeremiae Horroccii Opera Posthuma в 1672–1673 годах. [7]
Запись транзита многими рассматривается как рождение современной астрономии в Британии. [20] Джон Флемстид позже сказал, что он считал Хоррокса, Крэбтри и Гаскойна отцами-основателями британской исследовательской астрономии и интеллектуальными наследниками Галилея и Кеплера. [20] и начал свой трехтомный том Historia Coelestis Britannica (1745) с публикации пяти страниц их писем и наблюдений, сделанных между 1638 и 1643 годами. [20]
В 19 веке возродился интерес к достижениям Хоррокса и Крэбтри. Преподобный А. Б. Уоттон, который перевел «Венеру в единственной визе» с латыни, предположил, что комментарий Хоррокса о «деле высочайшей важности, которым я не мог пренебречь ради этих декоративных занятий», должно быть, относился к обязанностям викария, хотя кажется более вероятным, что это были его обязанности как наставника в доме, или, возможно, его «делом» было просто посещение церкви. [3] Идея обедневшего викария получила широкую поддержку, и в 1874 году после долгих лоббистских усилий в Вестминстерском аббатстве напротив мемориала Ньютона был установлен мемориал, на котором написано:
В память о Джереми Хорроксе, викарии Хула в Ланкашире, который умер 3 января 1641 года в возрасте около 22 лет.
За столь короткую жизнь он обнаружил долгое неравенство в среднем движении Юпитера и Сатурна, открыл, что орбита Луны представляет собой эллипс, определил движение лунной апсиды, предположил физическую причину ее вращения и вращения Венеры, которую он наблюдал вместе со своим другом Уильямом Крэбтри в воскресенье 24 ноября (по ст. ст.) 1639 года. Эта табличка напротив памятника Ньютону была установлена по прошествии более двух столетий. 9 декабря 1874 г. [3]
Преподобный Роберт Брикель, настоятель церкви Св. Михаила в Хуле с 1848 по 1881 год, собрал деньги по общественной подписке в Ланкашире, Оксфорде и Кембридже для финансирования создания нового алтаря и святилища церкви, названного «Часовня Хоррокса». Алтарь был завершен к 1824 году, а святилище — к 1858 году. Ризница была расширена в 1998–1999 годах, и первое окно в северной стене, первоначально установленное в 1872 году, имеет витражные кругляши, увековечивающие прохождения Венеры 1874 и 2004 годов. Также есть мраморная табличка в память о Хорроксе. Церковные часы, пожертвованные прихожанами в память о Хорроксе, были установлены в 1859 году; На солнечных часах, установленных в 1875 году, есть цитата из Хоррокса («Sine Sole Sileo»), которая переводится как «Без солнца я молчу». [23]
В 1903 году художник Форд Мэдокс Браун получил заказ на создание фресок, известных как «Манчестерские фрески» для ратуши Манчестера . Картина под названием «Крэбтри наблюдает за прохождением Венеры 1639 г. н. э.» является романтизированным изображением наблюдения Крэбтри за этим событием. [20]
Твое возвращение будет засвидетельствовано потомством; годы должны пройти, но затем, наконец, великолепное зрелище снова увидят глаза наших далеких детей. Джеремайя Хоррокс
9 июня 2004 года, на следующий день после того, как произошло первое из пары прохождений Венеры в 21 веке, как и предсказывал Хоррокс, на перекрестке улиц Lower Broughton Road и Priory Grove, которая отмечает северную границу Crabtree Croft, была открыта памятная табличка с названием улицы в память о Уильяме Крэбтри. [24] В декабре 2005 года памятная табличка была открыта в нескольких ярдах от Ivy Cottage на Lower Broughton Road, который, как полагают, был домом Крэбтри и его семьи в то время, когда он сотрудничал с Хорроксом. [24] Второе прохождение пары произошло 5 и 6 июня 2012 года и было отмечено празднованием, состоявшимся в церкви в Мач-Хуле, которое транслировалось в прямом эфире по всему миру на веб-сайте NASA . [25] Празднование также состоялось в бывшем доме Крэбтри в Броутоне, когда НАСА транслировало миллионам зрителей воссоздание наблюдения в коттедже Айви, вдохновленное фреской Форда Мэдокса Брауна, и проецировало прямую видеотрансляцию транзита с Гавайев на стену дома. [26]
Медиа, связанные с 1639 Transit of Venus на Wikimedia Commons