Venus voor de zon

Een smetje op de zon

Net als een jaar geleden kunnen waarnemers in Nederland en België er binnenkort weer getuige van zijn hoe een planeet als een zwarte stip vóór de zonneschijf langs beweegt. Vorig jaar betrof het de planeet Mercurius, ditmaal is Venus aan de beurt. Voor het eerst in 721 jaar is de overgang van deze planeet hier weer in zijn geheel te zien. Nog maar ruim een eeuw geleden speelden deze Venusovergangen een belangrijke rol bij de bepaling van afstanden binnen het zonnestelsel. Nu zijn ze vooral van historisch en didactisch belang.

7 mei 2003 was een stralende dag. Er was bijna geen wolkje aan de lucht en de zon liet zich van haar beste kant zien. Toch was het zonlicht een héél klein beetje zwakker dan normaal, want er schoof een minuscule zwarte stip vóór de zon langs: de planeet Mercurius. Nu passen er wel 25.000 Mercurius-stipjes voor de zon, dus ééntje valt nauwelijks op: je moest echt weten dat er iets bijzonders gaande was, anders zou het hele verschijnsel onopgemerkt blijven.

Zelf was ik die dag gewoon aan het werk, maar ik kon de Mercuriusovergang vanuit een ooghoek volgen, omdat de zon de hele ochtend mijn werkkamer binnen scheen. Met een heel eenvoudige verrekijkeropstelling projecteerde ik de zon op een stuk wit karton. En op dat projectiebeeld was duidelijk de langzaam opschuivende planeet te zien: een bijzonder leuke ervaring, die ik met vele amateur-sterrenkundigen heb mogen delen (zie Zenit 30, blz. 355-356, juli/augustus 2003).

Historische zonprojectie
Op 24 november 1639 bestudeert de Britse sterrenkundige Jeremiah Horrocks als eerste een Venusovergang met een telescoop. (Eind 19de-eeuws schilderij van Eyre Crowe, Walker Art Gallery, Liverpool)

In de ochtenduren

Als het even meezit, kan dezelfde opstelling de ochtend van 8 juni a.s. weer dienstdoen. Ook dán schuift er een planeet voor de zon langs -- ditmaal Venus. Deze Venusovergang -- de eerste die van begin tot eind vanuit ons stukje van de wereld te zien is sinds 1283 -- belooft heel wat opvallender te zijn dan de Mercuriusovergang van vorig jaar. Venus is immers een stuk groter dan Mercurius, en staat ook nog eens dichterbij: hierdoor passen er maar een stuk of duizend Venus-stippen voor de zon.

Telescoopwaarnemers moeten hun instrument van een deugdelijk zonnefilter voorzien (links) of -- net zoals Jeremiah Horrocks in 1639 -- de zon projecteren (rechts). (Foto's: ESO)
Waarneemtechnieken
Als de zon niet zo fel zou stralen, zou je de Venusovergang met enige moeite met het blote oog kunnen zien. Je kunt er natuurlijk ook een eclipsbrilletje bij pakken, maar een echt spektakel is het dan nog niet, hooguit een curieuze gelegenheid om de nachtzijde van Venus te 'bekijken'. De serieuzere waarnemer pakt er minstens een verrekijker of telescoop bij -- uiteraard voorzien van een deugdelijk objectieffilter of een projectieschermpje -- en maakt wellicht ook foto's van het verschijnsel.

Pad van Venus over de zonDe Venusovergang is vanuit heel Europa te zien. Van belang is eigenlijk alleen het weer, en dan met name de bewolking. Ook moet men (voor het begin van de overgang) zicht op het oosten en zuiden hebben. Het verschijnsel begint om 7.20 uur, als de zon al een flink stuk boven de oostelijke horizon staat; Venus raakt de zonneschijf dan nét. Een kwartiertje later is dat al heel gemakkelijk te zien. Vervolgens zien we de planeet langzaam maar zeker opschuiven: ze is om 10.22 uur ongeveer halverwege. Om 13.04 uur kunnen we zien dat Venus de 'overkant' heeft bereikt; de zon staat dan inmiddels hoog in het zuiden. De laatste aanraking met de zonneschijf is om 13.23 uur.

Afstanden

Wie behoefte heeft aan meer gedetailleerde 'voorspellingen' van de verschillende tijdstippen, die van plaats tot plaats een beetje verschillen, kan de Sterrengids 2004 erbij pakken of gebruik maken van het computerprogramma van de Nederlandse Vereniging van Waarnemers van Sterbedekkingen (zie Zenit 31, blz. 180-183, april 2004). Daarmee is eigenlijk direct al gezegd hoezeer het wetenschappelijke belang van dit hemelverschijnsel is afgenomen. Tijdens de Venusovergangen van de 17de en 18de eeuw bewoog men nog ongeveer hemel en aarde om het verschijnsel in verre oorden te kunnen waarnemen (zie Zenit 20, blz. 332-337, juli/augustus 1993). Dat had alles te maken met de toenmalige kennis over de afstanden binnen ons zonnestelsel -- of beter gezegd: het gebrek daaraan. Weliswaar had men al sinds de dagen van Copernicus (midden 16de eeuw) een aardig idee van de relatieve afstanden tussen de planeten, inzicht in de feitelijke afstanden werd pas een eeuw later verkregen. Maar de beste schattingen, gebaseerd op de parallax van de planeet Mars, zaten er toch nog een procent of zeven naast.
Eén van de methoden die men bedacht om de echte afstanden tussen de planeten te bepalen, ging uit van de overgangen van zowel Mercurius als Venus. De eerste komen veel vaker voor, maar geven ook een veel minder betrouwbaar resultaat. Al in 1679 stelde de Britse sterrenkundige Edmund Halley vast dat de afwijkingen tussen zijn waarnemingen van de Mercuriusovergang van 1677 vanaf het eiland St. Helena en die van zijn collega's in Londen en Parijs konden worden verklaard door het verschil in waarnemingsplaats, en dat ze bovendien een maat waren voor de afstand aarde-Mercurius op dat moment. Halley bedacht ook dat het resultaat nog nauwkeuriger zou zijn als er geen hoekmetingen werden gedaan, maar heel nauwkeurig de tijdstippen van het begin (de intrede) en het einde (de uittrede) van de overgang werden gemeten.
 
Té zeldzaam

Ook dat bleek helaas niet zo eenvoudig te zijn. In het geval van Venus ontstaat om de planeet een ring van licht -- een gevolg van straalbreking van zonlicht om de atmosfeer -- waardoor het exacte moment van intrede moeilijk is vast te stellen. Iets soortgelijks geldt voor het moment dat het zwarte planeetschijfje (nog) nét in zijn geheel vóór de zon staat, de inwendige aanraking. Er ontstaat dan een zwarte uitstulping, waardoor de planeet nog aan de zonnerand vast lijkt te zitten, terwijl dat al niet meer het geval zou moeten zijn. Hoewel dit 'zwarte-druppeleffect' vaak wordt toegeschreven aan de atmosfeer van Venus of de aarde (!), is het vooral een optisch effect, dat ook vanuit de ruimte is waargenomen bij overgangen van de (atmosfeerloze) planeet Mercurius. Het effect, dat nagebootst kan worden door twee vingertoppen dicht bij elkaar  te houden (zie foto), blijkt twee oorzaken te hebben. De eerste,  een optische 'vertroebeling', is een instrumenteel effect dat voor rekening komt van de gebruikte telescoop. Verrassend genoeg levert ook het feit dat de zon naar de rand toe donkerder wordt (de randverzwakking) een aanzienlijke bijdrage.

Zwarte druppel tussen vingers
Het 'levende bewijs' van het zwarte-druppeleffect. Als men tegen een lichte achtergrond duim en vinger naar elkaar toe beweegt, lijkt vlak voordat de twee elkaar raken een uitstulping te ontstaan die beide met elkaar verbindt.

Pas in 1835 publiceerde de Duitse sterrenkundige Johann Franz Encke, op basis van de Venusovergangen van 1761 en 1769, een nieuwe waarde voor de afstand aarde-zon, die met 153 miljoen kilometer redelijk in de buurt van de moderne waarde kwam. Dat was meer geluk dan wijsheid, want de spreiding in de meetresultaten was erg groot. De overgangen van 1874 en 1882 leverden nauwkeurigere waarden op, maar deze kwamen eigenlijk al te laat. De ontdekking van planetoïden die de aarde dicht konden naderen, zoals Eros in 1898, maakte het mogelijk om veel preciezere parallaxmetingen te doen aan objecten die lang niet zo ver weg waren als Venus. Door zijn zeldzaamheid was de Venusovergang al overbodig geworden voordat hij zijn nut goed en wel had kunnen bewijzen.
Waarneming van Cooke
Waarnemingen van de Venusovergang van 1769, door James Cook en Charles Green. Duidelijk is het 'zwarte-druppeleffect' te zien. (Uit: Philosophical Transactions of the Royal Society, Vol. 61, 1771)


Internationale waarneemcampagne

Professionele expedities staan bij de Venusovergangen van 2004 en 2012 uiteraard niet meer op stapel. Niet alleen omdat de afstand aarde-zon nu tot op een paar meter bekend is, maar ook omdat er inmiddels verspreid over de hele aardbol instrumenten staan: er is veel veranderd in die paar honderd jaar.

Dat betekent uiteraard niet dat zo'n planeetovergang geen interessant verschijnsel meer is. Dat vindt men ook bij de ESO: ter gelegenheid van de komende Venusovergang is een uitgebreide website samengesteld, waar een enorme hoeveelheid achtergrondinformatie te vinden is. Het meest interessante deel van de site is dat voor het onderwijs (Students and Teachers). Hier wordt duidelijk uitgelegd hoe de vork in de steel zit: waarom Venusovergangen niet veel vaker plaatsvinden, wat parallax is en hoe je deze kunt meten, en hoe je met metingen van de contacttijdstippen vanaf twee plekken op aarde de afstand tot de zon kunt berekenen. Er wordt ook een internationale waarneemcampagne voor scholen georganiseerd. Hierdoor zal deze Venusovergang vele malen vaker en misschien ook beter bestudeerd worden dan zijn zes voorgangers. Maar in tegenstelling tot de voorgaande keren zal dat niet leiden tot een nauwkeurigere bepaling van de afstand aarde-zon.

Mochten de weergoden niet mee willen werken, dan krijgen we al vrij snel een nieuwe kans. De volgende Venusovergang, waarvan bij ons overigens alleen het einde waarneembaar is, staat namelijk al voor 2012 op het programma. Daarna duurt het weer ruim een eeuw voor er weer zo'n minizonsverduistering is!Historische foto's

Fotoserie van de Venusovergang van 1874. De zwarte schijf van Venus bevindt zich helemaal onderaan, dichtbij de rand van de zon. (Foto's: IMCCE)

Meer informatie

Een uitgebreid artikel over Venusovergangen in de loop der tijden is te vinden op blz. 46-50 van de Sterrengids 2004. Hierin staat onder meer uitgelegd waarom de tussenpozen tussen de overgangen zo'n merkwaardige regelmaat vertonen.

Ook op internet is heel veel informatie over de Venusovergang te vinden. Enkele suggesties:

Kader: Nieuwe toekomst voor planeetovergangen

Hoewel het wetenschappelijke belang van Mercurius- en Venusovergangen inmiddels vrijwel nihil is, staat het verschijnsel 'planeetovergang' weer volop in de belangstelling. Ditmaal gaat het echter om planeten die om andere sterren dan de zon draaien -- exoplaneten dus.

Verreweg de meeste exoplaneten waarvan we het bestaan kennen -- het zijn er al meer dan honderd -- zijn ontdekt door de invloed die hun zwaartekracht uitoefent op de ster waar ze omheen draaien. Hierdoor schommelt de ster als het ware een beetje heen en weer, wat meetbare gevolgen heeft voor de spectraallijnen in het spectrum van de ster. Exoplaneet

Artist's impression van de exoplaneet HD 209458b, die op zeer geringe afstand om zijn moederster draait en zelfs aan het verdampen lijkt te zijn. Doordat we vanaf de aarde toevallig van opzij tegen het vlak van de planeetbaan aan kijken, krijgen we elke omloop de helderheidsafname ten gevolge van een planeetovergang te zien. (Illustratie: ESA, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS) en NASA)

In sommige gevallen komt zo'n planeet tijdens elke omloop een keer tussen de ster en de aarde te staan. Met een 'supertelescoop' zou je dan een soort Venusovergang te zien krijgen: een zwarte stip die voor de ster langs beweegt. Maar supertelescopen bestaan (nog) niet, en sterren zijn voor ons niet meer dan kleine lichtpuntjes. Toch heeft zo'n planeetovergang bij een ster waarneembare gevolgen: de helderheid van de ster neemt daarbij immers een beetje af. Een planeet van het kaliber Jupiter geeft een helderheidsafname van één procent, een planeet ter grootte van de aarde 0,01 procent.

Je moet wel geluk hebben om zo'n helderheidsdip te kunnen zien. De meeste exoplaneten bewegen vanaf de aarde gezien helemaal nooit voor hun ster langs. Statistisch gezien gebeurt dat slechts bij 1 op de 200 planeten die op een afstand van 150 miljoen kilometer van hun moederster staan. (Voor planeten die dichterbij hun ster staan is de kans groter, voor verder weg staande planeten juist kleiner.) De afgelopen jaren zijn twee van zulke planeten ontdekt. De ene, HD 209458b, geeft elke vier dagen een planeetovergang, de andere, OGLE-TR-56 B, doet dat eens per dertig uur. Het gaat in beide gevallen om een reuzenplaneet à la Jupiter.

De komende jaren zal systematisch worden uitgekeken naar planeetovergangen bij andere sterren. Eigenlijk is het eerste grote zoekprogramma, dat met de Hubble-ruimtetelescoop is gedaan, al voltooid. De resultaten van deze waarneemactie, die in juni 2003 plaatsvond en waarbij 50.000 sterren zijn bekeken, worden binnenkort verwacht. Statistisch gezien zou dat een honderdtal (!) nieuwe planeten moeten opleveren. Op het Canarische eiland La Palma is onlangs de automatische cameraopstelling SuperWASP in bedrijf genomen, die eveneens naar planeetovergangen uitkijkt (zie Zenit 31, blz. 129, maart 2004). Daarnaast zullen de komende jaren voor datzelfde doel enkele satellieten worden gelanceerd, zoals de Franse CoRoT (juni 2006) en de Amerikaanse Kepler (eind 2007). Naar verwachting zullen deze ook overgangen van planeten ter grootte van de aarde kunnen detecteren.

Zie ook:
http://www.superwasp.org/
http://smsc.cnes.fr/COROT/
http://www.kepler.arc.nasa.gov/

Kader: Volop activiteit

Op vele plaatsen in Nederland en België worden activiteiten rond de Venusovergang georganiseerd. Houd er rekening mee dat in sommige gevallen reserveren gewenst of verplicht is! Bovendien zullen bij bewolkt weer sommige sterrenwachten gesloten blijven. Enkele activiteiten zijn:

Tentoonstelling 'Venus achterna' -- Museum Sterrenwacht Sonnenborgh, Utrecht
Tot 5 september 2004 is in de Utrechtse sterrenwacht een kleine tentoonstelling over de Venusovergang te zien. De nadruk ligt daarbij op de Nederlandse expeditie van 1874. Er zijn dagboeken van expeditieleden te zien, foto's en waarneeminstrumenten. Er is ook een opstelling die het zwarte-druppeleffect nabootst. Meer informatie: http://www.sonnenborgh.nl

Live webcast Venusvoordezon.nl
Op de website http://www.Venusvoordezon.nl zal het evenement live te volgen zijn, onder meer via de webcam van de Nederlandse zonnetelescoop op La Palma. Elke bezoeker kan bovendien interactief meedoen aan een unieke meting om de afstand tot de zon op te meten. 'Venusvoordezon' is een nationaal initiatief van diverse sterrenkundige organisaties en de website Kennislink.nl.

Symposium voor pers en publiek -- Museum Sterrenwacht Sonnenborgh
Op dinsdag 1 juni organiseert de Universiteit van Utrecht in samenwerking met Museum Sterrenwacht Sonnenborgh een middagsymposium over de achtergrond van Venusovergang en haar rol in de wetenschapsgeschiedenis. De deelnamekosten bedragen 5 euro. Men kan zich aanmelden bij Museum Sterrenwacht Sonnenborgh: tel. 030-2302818 of info@sonnenborgh.nl
http://www.venusvoordezon.nl/symposium/

Lezingen 'Venus in de overgang' -- Artis Planetarium, Amsterdam
Op 1 en 8 juni houdt Johan Gijsenbergs 's avonds om 20 uur een lezing over de Venusovergang in het planetarium in Amsterdam. Op 8 juni wordt in het planetarium bovendien een speciaal programma gepresenteerd. Meer informatie: www.artis.nl

Lustrumactiviteit van de 390-jarige Rijksuniversiteit Groningen
Tijdens de Venusovergang is er een uitgebreid programma met ontbijt (!), lezingen en gezamenlijke waarnemingen. Plaats: Lustrumpaviljoen (Universiteitsmuseum). Aanmelden kan op: http://www.rug.nl/lustrum/wetenschap/venusovergang

Het Eise Eisinga Planetarium in Franeker geeft tijdens de gebruikelijke rondleiding die dag informatie over de Venusovergang. Bovendien zijn bij het Planetarium eclipsbrilletjes te koop, zodat bezoekers het verschijnsel ook live kunnen volgen.

Op de dag van de Venusovergang zelf staan in Nederland en België tal van telescopen opgesteld waarmee het verschijnsel waargenomen kan worden. Het betreft veelal de bekende (publieks)sterrenwachten en planetaria (zie ook de hieronder genoemde overzichten), maar er zijn ook bijzondere waarneemlocaties:
Natuurcentrum Veluwe (excursie in samenwerking met de KNVWS): http://www.natuurcentrumveluwe.nl;
Sommige sterrenwachten wijken voor het begin van de overgang uit naar andere waarneemlocaties. Medewerkers van volkssterrenwacht Philippus Lansbergen (Middelburg) zijn in de vroege ochtenduren van 8 juni te vinden op het dijkje bij het Oranjeplein in Veere. Later worden de waarnemingen voortgezet in de sterrenwacht.

Een overzicht van activiteiten in Nederland staat op http://home.hetnet.nl/~smvanroode/venustransit/waarnemen4.html
en http://www.venusvoordezon.nl/activiteiten/agenda.htm.

Een overzicht van waarneemplaatsen in België is te vinden op: http://www.astro.oma.be/PLANET/venus_transit_nl.html#4

Tekst: Eddy Echternach. Overgenomen uit Zenit juni 2004.
 
Terug naar inhoudsopgave