V roku 1771 sa podarilo britským astronómom vôbec po prvý krát vypočítať vzdialenosť Zeme od Slnka. Na získanie potrebných údajov ale bolo najprv treba zorganizovať nebezpečnú výpravu na vzdialený pacifický ostrov, ktorej sa nepodujal nikto iný ako sám slávny moreplavec James Cook.
V roku 1619 ustanovil nemecký astronóm Johannes Kepler vzdialenosti v Slnečnej sústave. Základnou jeho jednotkou bola vzdialenosť Zeme od Slnka, ktorú stanovil na 1 astronomickú jednotku, dnes bežne označovanú ako 1 AU. Merkúr a Venuša boli teda vo vzdialenosti menšej ako je 1 AU a planéty Mars, Jupiter a Saturn boli vo vzdialenosti väčšej.
Malo to však háčik: nikto nevedel stanoviť veľkosť 1 AU, pretože nikto netušil, ako zistiť reálnu vzdialenosť Zeme a ďalších planét od materskej hviezdy.
Až o takmer sto rokov neskôr, v roku 1716, prišiel anglický astronóm a matematik Edmund Halley s metódou, ako tieto vzdialenosti stanoviť. Vyžadovalo to presné pozemské pozorovanie prechodu Venuše cez Slnečný disk a to na dvoch miestach súčasne. Pozorovateľ na severnej pologuli by nameral trochu iné astronomické údaje, ako pozorovateľ na južnej pologuli. S týmito dvoma rozdielnymi meraniami by matematici pomocou trigonometrie a Keplerových fyzikálnych zákonov popisujúcich pohyby planét dokázali vypočítať vzdialenosť Zeme od Slnka.
V 50. a 60. rokoch 18. storočia sa teda európske krajiny začali predháňať v tom, kto ako prvý získa potrebné údaje. Ukázalo sa však, že to nebude také jednoduché. Na presný výpočet bolo treba presné pozorovanie prechodu Venuše cez slnečný disk. Počas tohto pozorovania sa zaznamenávali štyri fázy úkazu.
Na začiatku: 1. fáza, dotyk planéty s vonkajším okrajom slnka 2. fáza, dotyk planéty s vnútorným okrajom slnka
Na konci: 3. fáza, dotyk planéty s vnútorným okrajom slnka a 4. fáza, dotyk planéty s vonkajším okrajom slnka.
Lenže pri 2. a 3. fáze dochádza ku tak-zvanému kvapôčkovému efektu, kedy sa tvar Venuše mení z guľatého na jemne pretiahnutý – podobný kvapke. To malo za následok množstvo nepresných meraní najmä v roku 1761.
V roku 1769 bol tento úkaz zo Zeme opäť pozorovateľný a tak prišla britská Kráľovská spoločnosť s veľkolepým projektom – zriadiť hneď tri pozorovacie stanovištia a to v Nórsku, v Hudsonovom zálive v Kanade a na ostrovčeku Tahiti v Tichom oceáne, ktorý bol objavený len nedávno. Treba poznamenať, že tieto tri body navrhol už Halley viac ako päťdesiat rokov predtým. Kráľovská spoločnosť svoje veľkolepé plány predostrela kráľovi Jurajovi III., ktorý ho schválil, poskytol potrebné plavidlá a 4000 libier na vedecké účely.
Najväčší problém, samozrejme, predstavovala výprava do južného Pacifiku. Táto oblasť bola Európanmi tak zle zmapovaná, že ešte pár rokov späť sa nevedeli zhodnúť, či tam objavia jeden veľký kontinent, alebo len šíre moria. Samotné Tahiti navštívili Briti prvý krát až v roku 1767. O existencii Austrálie – v tom čase nazývanej „Nové Holandsko“ – sa síce vedelo, no kontinent bol prakticky neprebádaný. V tomto období nastal medzi Britániou a Francúzskym kráľovstvom sporadický mier, čo bolo pre Cooka životne dôležité, keďže počas vyhlásenej vojny ho mohla ktorákoľvek francúzska loď, alebo plavidlo francúzskych spojencov, kdekoľvek na planéte napadnúť a zničiť. Presne takýto osud postihol jednu britskú vedeckú výpravu v roku 1761, keď medzi oboma krajinami zúrila Sedemročná vojna.
12. augusta 1768 vyplávala z prístavného mesta Plymouth na šíre more loď HMS Bark Endevour a započala tým svoju veľkolepú výpravu do južného Pacifiku, ktorá mala zmeniť náš náhľad na matičku Zem, ako aj na celú Slnečnú sústavu. Na palube Endevouru sa tiesnilo 73 námorníkov, 12 členov britskej námornej pechoty a predovšetkým tri dôležité osoby: okrem kapitána Jamesa Cooka ešte astronóm Kráľovskej spoločnosti Charles Green, a botanik Joseph Banks. Cook mal v tom roku presne 40 rokov a bola to jeho prvá veľká cesta čoby veliteľa lode.
Plavidlo si to zamierilo smerom k južnej Amerike a urobilo si zastávku medzi inými aj v Rio de Janeiru. 13. apríla 1769 zakotvil Endevour po osemnástich mesiacoch plavby na ostrove Tahiti. Táto výprava bola v podstate len druhou európskou návštevou na tomto ostrove, takže životné podmienky medzi domorodcami boli stále veľmi exotické a neisté. Kapitán Cook nariadil, aby sa kvôli pokojnému pozorovaniu prechodu Venuše a vedeckému výskumu postavilo provizorné drevené opevnenie s príznačným názvom Fort Venus.
Úkaz nastal 3. júna 1769. Úkaz zaznamenávalo množstvo pozorovateľov nezávisle od seba, aby sa potom mohli porovnať výsledné časy tak potrebné na výpočet veľkosti Slnečnej sústavy. Len na Tahiti vytvorili Briti tri rôzne pozorovacie skupiny roztrúsené po všetkých kútoch súostrovia a v rámci týchto skupín počítali vždy traja pozorovatelia sami za seba. Cook si v ten deň do svojho denníka zapísal:
„Sobota 3. júna. Tento deň sa ukázal byť priaznivým pre účel kvôli ktorému sme sem prišli. Na oblohe sa celý deň neukázal ani obláčik , vzduch bol perfektne jasný, takže sme mali všetky výhody potrebné na pozorovanie prechodu Venuše skrz slnečný disk. Jasne sme pozorovali atmosféru okolo planéty, alebo temný tieň, ktorý ju zahaľoval; to však veľmi narušilo naše merania. Okrem mňa pozorovali ešte aj Dr. Solander a pán Green, a naše napočítané časy sa vzájomne líšili viac, ako sme očakávali.“
To bolo, samozrejme, zlé znamenie, avšak s podobnými problémami sa potýkali všetci vedci pozorujúci tento úkaz. Bolo však jasné, že presnú vzdialenosť Zeme od Slnka sa vypočítať nepodarí.
Akonáhle nebeské divadlo skončilo, Cook už začal plánovať druhú veľkú časť svojej výpravy: preskúmať južný Pacifik. 7. októbra 1769 sa výprave za pomoci domorodcov na rôznych odľahlých ostrovoch podarilo dosiahnuť Nový Zéland. Tu loď na chvíľu zakotvila, urobila podrobné pozorovania fauny a flóry ostrova, zaznamenala geografické údaje a popísala miestnych domorodcov – Maurov. Domov sa Endevour vracal severozápadnou cestou, aby posádka mohla vedeckým spôsobom zakresliť severovýchodné pobrežie „Nového Holandska.“
Počas plavby zahynulo hneď niekoľko námorníkov a členov posádky. Na spiatočnej ceste umrel aj astronóm Charles Green.
Späť v Británii sa vedcom Cookove namerané údaje z prechodu Venuše popred slnečný disk málili. Rozdiely všetkých meraní považovali za príliš veľké a teda veľmi nepresné. Cook bol oficiálne vykopnutý z Kráľovskej spoločnosti a hlavná vina za neúspech bola pripísaná zosnulému Greenovi.
Napriek týmto problémom sa vedci pustili do výpočtov vzdialeností v Slnečnej sústave aj keď očakávali, že nebudú absolútne presné. V decembri 1771 vyšli výpočty v magazíne Philosophical Transitions a tie stanovovali vzdialenosť Zeme od Slnka na 93 726 900 míľ, čo je asi 150 838 824 kilomterov. Dnes vieme, že stredná vzdialenosť Zeme od Slnka je 149 597 000 kilometrov. Výpočty vedcov 18. storočia boli teda, na ich technické možnosti, až neuveriteľne presné.
Zdroje:
- http://www.makingthemodernworld.org.uk/stories/enlightenment_and_measurement/05.ST.05/?scene=7
- http://articles.adsabs.harvard.edu//full/2005tvnv.conf…52O/0000060.000.html
- http://www.exploratorium.edu/venus/question4.html
- https://profmattstrassler.com/articles-and-posts/relativity-space-astronomy-and-cosmology/transit-of-venus-and-the-distance-to-the-sun/
- http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/observing-news/transits-of-venus-in-history-1769-today/
- https://www.cambridge.org/core/journals/proceedings-of-the-international-astronomical-union/article/james-cooks-1769-transit-of-venus-expedition-totahiti/391FFDBDD18E795F590B7A2974EA337F
- https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/28may_cook
- https://www.theguardian.com/science/blog/2012/may/29/transit-venus-measuring-heavens
- https://www.theatlantic.com/technology/archive/2012/06/for-scientists-of-the-18th-century-the-transit-of-venus-was-their-final-chance-to-measure-the-solar-system/258013/
- http://www.captaincooksociety.com/home/detail/the-transits-of-venus-1761-1769-2004-and-2012
Zdroje obrázkov:
- http://www.exploratorium.edu/venus/images/diagram2a.jpg
- http://splash.abc.net.au/splash-image-servlet/mvcservlet/imageServlet/profile2/ABCDB044
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/Fort_Venus.jpg
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Venus_Drawing.jpg
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1d/Cook%27sFirstVoyage54.png/500px-Cook%27sFirstVoyage54.png
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/1873_A._and_C._Black_Map_or_Chart_of_the_Solar_System_-_Geographicus_-_SolarSystem-black-1873.jpg