» » Эффект черной капли

Эффект черной капли


Эффект черной капли

Эффект черной капли

 

На фото — прохождение Венеры по диску Солнца 5 июня 2012 года. Обратите внимание на тонкую полоску между планетой и краем солнечного диска — ее принято называть «черной каплей». И хотя сегодня по диску Солнца пройдет не Венера, а Меркурий (см. картинку дня Транзит Меркурия), это фото имеет непосредственное отношение к сегодняшнему событию: эффект черной капли можно наблюдать и при транзите Меркурия.

Этот эффект был обнаружен любителем астрономии Торберном Бергманом при наблюдении транзита Венеры в 1761 году. Бергман собирался рассчитать время касания края планеты с диском Солнца и на основе этих данных вычислить диаметр Венеры и более точное значение расстояния от Земли до Солнца (и тем самым уточнить значение астрономической единицы). При прохождении Венеры по Солнцу нужно было точно зафиксировать время второго и третьего контактов — касаний планеты с солнечным диском с внутренней стороны. Но с этим неожиданно возникли проблемы из-за эффекта черной капли.


Эффект черной капли

Эффект черной капли

Зарисовка эффекта черной капли австралийским любителем астрономии, часовщиком Ф. Аллердингом, при транзите Венеры 9 декабря 1874 года. Чем дальше от края солнечного диска уходит планета, тем тоньше становится черная капля, постепенно превращаясь в «нитку». Изображение с сайта SkyAndTelescope.com


Время касания предполагалось выяснить с точностью до одной секунды, но из-за растекания капли погрешность измерения времени контакта могла быть более минуты. Это соответствовало возможной ошибке в расчете диаметра Венеры до 2000 км. С такими неточными наблюдениями говорить об аккуратном вычислении астрономической единицы не приходилось. Тогда стали искать объяснение этого эффекта — в надежде, что это позволит его скорректировать.

Основной возможной причиной появления черной капли считалось наличие у Венеры толстой атмосферы, которая продолжает поглощать свет после того, как точка контакта дисков Венеры и Солнца пройдена. Это предположение обобщалось и на Меркурий — считалось, что у него тоже есть атмосфера, но из-за того, что она гораздо тоньше, чем у Венеры, эффект черной капли заметен значительно меньше.

Второе объяснение явления предполагало связь черной капли с эффектом дифракции. Действительно, если медленно сводить большой и указательный пальцы, глядя между ними на свет, то еще до того, как почувствовать касание, вы заметите маленький темный мостик между ними. Что-то похожее, вероятно, происходит и с диском планеты при прохождении края Солнца.

Третье объяснение было связано с эффектом потемнения солнечного диска к краю Солнца. Толщина области Солнца, из которой может выйти свет, у края значительно меньше, чем в центре. В момент касания диск планеты проходит по самому тонкому и темному слою — и на контрасте с другими слоями создается впечатление наличия темного мостика.

«Черная капля» могла быть таже вызвана дрожанием слоев воздуха в атмосфере Земли. Свет, проходя через слои различной плотности, преломляется и искажается; при этом могут создаваться более темные и светлые области.

Все эти явления могли накладываться друг на друга и действовать сообща. Разобраться в том, какой вклад в эффект черной капли вносит каждое из них, долгое время не удавалось.

Эффект черной капли при транзите Венеры 6 июня 2012 года

Поскольку устранить эффект не получалось, в XIX веке пытались рассчитать его влияние и длительность, чтобы всё-таки узнать более точное значение астрономической единицы. Для этого использовали специальные приборы, которые позволяли воспроизвести прохождение планеты по диску Солнца и оценить длительность эффекта, — но даже они не позволяли достичь необходимой точности.


Эффект черной капли

Эффект черной капли

Прибор для моделирования эффекта черной капли, использовавшийся во время наблюдений за транзитом Венеры 1874 года Голландской астрономической экспедицией на Реюньон. Прибор устанавливали в нескольких сотнях метров от телескопов и при помощи винта имитировали второй и третий контакты, чтобы лучше оценить ошибки измерений, проводимых учеными. Фото с сайта eso.org


В XX веке одно из объяснений — причем как раз то, которое долго считали главным, — было исключено. Стало доподлинно известно, что у Меркурия атмосферы практически нет. Поскольку эффект черной капли для него наблюдается, «атмосферную» гипотезу его появления можно признать несостоятельной.

Кстати, предположение о наличии атмосферы у Венеры первым выдвинул М. В. Ломоносов, наблюдавший то же самое прохождение Венеры в 1761 году, что и Бергман. Перед первым контактом с диском Солнца (с внешней стороны) Ломоносов заметил «пупырь» вокруг части планеты, который он объяснил рефракцией в атмосфере Венеры. Появление светящегося ореола — очень слабый эффект, и высказывалось предположение, что Ломоносов не мог его наблюдать и перепутал свой «пупырь» с черной каплей — то есть сделал правильное заключение, используя неверные наблюдения. Однако в 2012 году удалось доказать, что увидеть свечение атмосферы Венеры можно было и с той оптикой, которая была в распоряжении Ломоносова.

Хотя значения астрономической единицы и радиуса Венеры получены уже несколькими различными способами, эффект черной капли всё еще остается интересным для исследования и отчасти спорным. Пока его не удается объяснить до конца, однако последние наблюдения дают уверенность, что дифракция и потемнение Солнца к краю вносят в него свой вклад. При наблюдениях транзита Меркурия в 1999 году с помощью орбитального космического телескопа TRACE эффект черной капли был устранен, а в 2004 году от него удалось избавиться и при транзите Венеры; подробнее об этом см. в статье The black-drop effect explained.


Эффект черной капли

Эффект черной капли тем слабее, чем выше разрешение телескопа. Фото с сайта eso.org.


Фото © Rodney Pommier с сайта astronomy.com. Третий контакт при прохождении Венеры по диску Солнца. Вулкан Халеакала, остров Мауи, Гавайские острова, 5 июня 2012 года, 18:27:54 по гавайско-алеутскому стандартному времени (Hawaii–Aleutian Standard Time, HST).

Александр Яровитчук

10 декабрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Зафиксирована необычная активность черной дыры в центре Млечного Пути

Сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, располагающаяся в самом центре Млечного Пути, на расстоянии 25 тысяч световых лет от Земли, и обычно представляющая собой пассивно мерцающий объект, стала в 75

Ученые рассказали о параде планет рядом с Солнцем

Меркурий, Венера, Земля и Марс в настоящее время соединяются на одной линии, образуя так называемый парад планет. ...

Ученые смоделировали мягкий климат молодой Венеры

Новые расчеты указали, что еще менее миллиарда лет назад Венера сохраняла довольно комфортный климат, подходящий даже для жизни....

8 фактов о полном солнечном затмении 20 марта

Предстоящее солнечное затмение — одно из самых ожидаемых астрономических событий 2015 года. «Большая Вселенная» отмечает наиболее интересные факты, связанные с этим явлением. Солнечное затмение —

Вечерняя звезда: Венера вблизи нижнего соединения с Солнцем

Венера на небе в начале 2014 года — 16 фото. Прекрасная Вечерняя звезда готовится перейти на утреннее небо: 11 января произойдет нижнее соединение планеты с Солнцем. Сближаясь на небе со светилом,

Две планеты на закате: соединение Меркурия и Венеры на январском небе

Одно из самых красивых астрономических событий месяца в фотографиях любителей астрономии из разных стран мира. В первой половине января в лучах вечерней зари низко над горизонтом были видны две
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Триасовый ихтиозавр Guizhouichthyosaurus оказался сверххищникомИстория робототехники: как выглядели самые первые роботы?В Японии испытали "летающий автомобиль"Голографическое кино может стать реальностью1 сентября к Земле приблизится астероид размером с многоэтажный домКого и зачем приносили в жертву Древние Египтяне?Ученые пытаются понять, как могла появиться жизнь на ВенереНа каких самолетах летают президенты США и России?