Tránsito de Venus

Imágenes del tránsito de Venus , tomadas por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA en 2012: ( izquierda ) luz visible; ( derecha ) luz ultravioleta.

Un tránsito de Venus ocurre cuando Venus pasa directamente entre el Sol y la Tierra (o cualquier otro planeta superior ), haciéndose visible contra el disco solar (y, por lo tanto, oscureciendo una pequeña porción del mismo) . Durante un tránsito , Venus se ve como un pequeño círculo negro que se desplaza por la superficie del Sol.

Los tránsitos de Venus se repiten periódicamente. Un par de tránsitos tiene lugar con ocho años de diferencia en diciembre ( calendario gregoriano ), seguido de un intervalo de 121,5 años, antes de que otro par ocurra con ocho años de diferencia en junio, seguido de otro intervalo de 105,5 años. Las fechas avanzan aproximadamente dos días por cada ciclo de 243 años. La periodicidad es un reflejo del hecho de que los períodos orbitales de la Tierra y Venus son cercanos a las conmensurabilidades de 8:13 y 243:395 . Los últimos pares de tránsitos ocurrieron el 8 de junio de 2004 y el 5-6 de junio de 2012. El próximo par de tránsitos ocurrirá el 10-11 de diciembre de 2117 y el 8 de diciembre de 2125. Un tránsito dura aproximadamente 6 horas. ^{[ 1 ]}

Los tránsitos de Venus brindaron las primeras oportunidades para calcular con precisión la distancia de la Tierra a Venus, lo que permitió determinar la unidad astronómica y las distancias de los demás cuerpos del Sistema Solar . El tránsito de 2012 perfeccionó las técnicas para la búsqueda de exoplanetas .

La órbita de Venus tiene una inclinación de 3,39° con respecto a la de la Tierra, por lo que pasa por debajo (o por encima) del Sol cuando se observa desde la Tierra. ^{[ 2 ]} Un tránsito ocurre cuando Venus alcanza la conjunción con el Sol mientras también pasa por el plano orbital de la Tierra , por lo que pasa directamente frente a la cara del Sol. ^{[ nota 1 ]} Las secuencias de tránsitos generalmente se repiten cada 243 años, después de lo cual Venus y la Tierra han regresado a casi el mismo punto en sus respectivas órbitas. Durante los 243 períodos orbitales siderales de la Tierra , que suman 88 757,3 días, Venus completa 395 períodos orbitales siderales de 224,701 días cada uno, lo que equivale a 88 756,9 días terrestres. Este período de tiempo corresponde a 152 períodos sinódicos de Venus. ^{[ 3 ]}

Un par de tránsitos tienen lugar con ocho años de diferencia en diciembre, seguidos de un intervalo de 121,5 años, antes de que otro par ocurra con ocho años de diferencia en junio, seguido de otro intervalo de 105,5 años. Otros patrones son posibles dentro del ciclo de 243 años, debido a la ligera discrepancia entre los momentos en que la Tierra y Venus llegan al punto de conjunción. Antes de 1518, el patrón de tránsitos era de 8, 113,5 y 121,5 años, y los ocho intervalos entre tránsitos antes del tránsito de 546 d. C. estaban separados por 121,5 años. El patrón actual continuará hasta 2846, cuando será reemplazado por un patrón de 105,5, 129,5 y 8 años. Por lo tanto, el ciclo de 243 años es relativamente estable, pero el número de tránsitos y su momento dentro del ciclo varían con el tiempo. ^{[ 3 ]} Dado que la conmensurabilidad Tierra:Venus 243:395 es solo aproximada, existen diferentes secuencias de tránsitos que ocurren con intervalos de 243 años, cada una extendiéndose por varios miles de años, las cuales eventualmente son reemplazadas por otras secuencias. Por ejemplo, hay una serie que terminó en el 541 a. C., y la serie que incluye el 2117 comenzó recién en el 1631 d. C. ^{[ 3 ]}

Los antiguos observadores indios , griegos , egipcios , babilonios y chinos conocían a Venus y registraron sus movimientos. ^{[ 4 ]} Se atribuye a Pitágoras el descubrimiento de que las llamadas estrellas de la mañana y de la tarde eran en realidad el planeta Venus. No hay evidencia de que ninguna de estas culturas observara tránsitos planetarios. Se ha propuesto que los frescos hallados en el sitio maya de Mayapán podrían contener una representación pictórica de los tránsitos de los siglos XII o XIII. ^{[ 5 ]}

El polímata persa Avicena afirmó haber observado a Venus como una mancha en el Sol. Hubo un tránsito el 24 de mayo de 1032, pero Avicena no indicó la fecha de su observación, y los estudiosos modernos han cuestionado si pudo haber observado el tránsito desde su ubicación; es posible que haya confundido una mancha solar con Venus. Utilizó su supuesta observación del tránsito para ayudar a establecer que Venus estaba, al menos en ocasiones, debajo del Sol en la cosmología ptolemaica , ^{[ 6 ]} es decir, la esfera de Venus precede a la esfera del Sol al alejarse de la Tierra en el modelo geocéntrico entonces vigente . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Tránsitos de 1631 y 1639

El astrónomo alemán Johannes Kepler predijo el tránsito de 1631 en 1627, pero sus métodos no fueron lo suficientemente precisos como para predecir que no sería visible en la mayor parte de Europa. En consecuencia, los astrónomos no pudieron utilizar su predicción para observar el evento. ^{[ 10 ]}

La primera observación registrada de un tránsito de Venus fue realizada por el astrónomo inglés Jeremiah Horrocks desde su casa en Carr House en Much Hoole , cerca de Preston , el 4 de diciembre de 1639 (24 de noviembre según el calendario gregoriano). Su amigo William Crabtree observó el tránsito desde la cercana Broughton . ^{[ 11 ]} Kepler había predicho tránsitos en 1631 y 1761 y un casi tránsito en 1639. Horrocks corrigió el cálculo de Kepler para la órbita de Venus, se dio cuenta de que los tránsitos de Venus ocurrirían en pares con 8 años de diferencia, y así predijo el tránsito de 1639. ^{[ 12 ]} Aunque no estaba seguro de la hora exacta, calculó que el tránsito comenzaría aproximadamente a las 15:00. Horrocks enfocó la imagen del Sol a través de un telescopio simple y sobre papel, donde podía observar el Sol sin dañar su vista. Después de esperar casi todo el día, finalmente vio el tránsito cuando las nubes que oscurecían el Sol se disiparon alrededor de las 15:15, media hora antes de la puesta del sol. Sus observaciones le permitieron hacer una estimación bien fundamentada del diámetro de Venus y una estimación de la distancia media entre la Tierra y el Sol ( 59,4 millones de millas (95,6 millones de km; 0,639 UA) ). Sus observaciones no se publicaron hasta 1661, mucho después de la muerte de Horrocks. ^{[ 12 ] [ nota 2 ]} Horrocks basó su cálculo en la (falsa) suposición de que el tamaño de cada planeta era proporcional a su posición con respecto al Sol, no en el efecto de paralaje como se utilizó en los experimentos de 1761 y 1769 y posteriores.     

Tránsito de 1761

En 1663, el matemático escocés James Gregory sugirió en su obra Optica Promota que las observaciones de un tránsito de Mercurio , en puntos muy distantes entre sí en la superficie de la Tierra, podrían utilizarse para calcular la paralaje solar y, por lo tanto, la unidad astronómica mediante triangulación . Consciente de esto, el astrónomo inglés Edmond Halley realizó observaciones de dicho tránsito el 28 de octubre de 1677 desde la isla de Santa Elena , pero se decepcionó al descubrir que solo Richard Towneley, en la ciudad de Burnley , Lancashire, había realizado otra observación precisa del evento, mientras que Gallet, en Aviñón , simplemente había registrado que había ocurrido. Halley no quedó satisfecho con la precisión del cálculo resultante de la paralaje solar de 45"

En un artículo publicado en 1691, y uno más refinado en 1716, Halley propuso que se podrían hacer cálculos más precisos utilizando mediciones de un tránsito de Venus, aunque el siguiente evento de este tipo no se esperaba hasta 1761 (6 de junio NS , 26 de mayo OS). ^{[ 13 ]} En un intento por observar el primer tránsito del par, astrónomos de Gran Bretaña ( William Wales y el capitán James Cook ), Austria ( Maximilian Hell ) y Francia ( Jean-Baptiste Chappe d'Auteroche y Guillaume Le Gentil ) participaron en expediciones a lugares que incluían Siberia , Terranova y Madagascar. ^{[ 14 ]} La mayoría de ellos observaron al menos parte del tránsito. Jeremiah Dixon y Charles Mason lograron observar el tránsito en el Cabo de Buena Esperanza , ^{[ 15 ]} pero Nevil Maskelyne y Robert Waddington tuvieron menos éxito en Santa Elena, aunque aprovecharon bien su viaje probando el método de distancia lunar para encontrar la longitud. ^{[ 16 ]}

Se creía generalmente que Venus poseía una atmósfera antes del tránsito de 1761, pero la posibilidad de que pudiera detectarse durante un tránsito parece no haber sido considerada. El descubrimiento de la atmósfera del planeta se ha atribuido durante mucho tiempo al científico ruso Mikhail Lomonosov , después de que observara el tránsito de 1761 desde la Academia Imperial de Ciencias de San Petersburgo . ^{[ 17 ]} La atribución a Lomonosov parece haber surgido de comentarios hechos en 1966 por el escritor de astronomía Willy Ley , quien escribió que Lomonosov había inferido la existencia de una atmósfera a partir de su observación de un arco luminoso. ^{[ 18 ]} Desde entonces, la atribución ha sido cuestionada. ^{[ 19 ]}

Tránsito de 1769

Para el tránsito de 1769, los científicos viajaron a lugares de todo el mundo. El astrónomo checo Christian Mayer fue invitado por la emperatriz rusa Catalina la Grande a observar el tránsito en San Petersburgo con Anders Johan Lexell , mientras que otros miembros de la Academia Rusa de Ciencias fueron a otros ocho lugares en el Imperio ruso bajo la coordinación general de Stepan Rumovsky . ^{[ 20 ]} El rey Jorge III del Reino Unido mandó construir el Observatorio del Rey cerca de su residencia de verano en Richmond Lodge , para que él y el Astrónomo Real , Stephen Demainbray , pudieran observar el tránsito. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Hell y su asistente János Sajnovics viajaron a Vardø , Noruega. Wales y Joseph Dymond fueron a la Bahía de Hudson para observar el evento. En Filadelfia , la Sociedad Filosófica Estadounidense erigió tres observatorios temporales y nombró un comité dirigido por David Rittenhouse . Se realizaron observaciones por un grupo dirigido por el Dr. Benjamin West en Providence, Rhode Island , ^{[ 23 ]} También se realizaron observaciones desde Tahití por el Capitán James Cook y Charles Green en un lugar todavía conocido como Point Venus . ^{[ 24 ] [ nota 3 ]}

D'Auteroche fue a San José del Cabo en lo que entonces era Nueva España para observar el tránsito con dos astrónomos españoles (Vicente de Doz y Salvador de Medina). Por su esfuerzo, murió allí en una epidemia de fiebre amarilla poco después de completar sus observaciones. ^{[ 26 ]} Solo 9 de los 28 miembros de toda la expedición regresaron a casa con vida. ^{[ 27 ]} Le Gentil pasó más de ocho años viajando en un intento por observar cualquiera de los tránsitos. Mientras estaba en el extranjero, fue declarado muerto y, como resultado, perdió a su esposa y sus posesiones. A su regreso, recuperó su puesto en la Academia Francesa y se volvió a casar. ^{[ 14 ]} Bajo la influencia de la Royal Society , el astrónomo Ruđer Bošković viajó a Estambul , pero llegó después de que el tránsito hubiera ocurrido.

En 1771, utilizando los datos de tránsito combinados de 1761 y 1769, el astrónomo francés Jérôme Lalande calculó que la unidad astronómica tenía un valor de 153 ± 1 millón de kilómetros (95,07 ± 0,62 millones de millas) . La precisión fue menor de lo esperado debido al efecto de la gota negra . El valor obtenido aún representó una mejora con respecto a los cálculos realizados por Horrocks. ^{[ 14 ] [ nota 4 ]} Hell publicó sus resultados en 1770, que incluían un valor para la unidad astronómica de 151,7 millones de kilómetros (94,3 millones de millas) . Lalande cuestionó la exactitud y autenticidad de las observaciones obtenidas por la expedición de Hell, pero más tarde escribió un artículo en Journal des sçavans (1778), en el que se retractó de sus comentarios.        

Tránsitos de 2004 y 2012

Organizaciones científicas lideradas por el Observatorio Europeo Austral organizaron una red de astrónomos aficionados y estudiantes para medir la distancia de la Tierra al Sol durante el tránsito de 2004. [ ^{29 ] Las} observaciones de los participantes permitieron calcular la unidad astronómica (ua) de 149.608.708 ± 11.835 kilómetros (92.962.541 ± 7.354 millas) , que difirió del valor aceptado en un 0,007 %. ^{[ 30 ]}    

Durante el tránsito de 2004, los científicos intentaron medir la pérdida de luz a medida que Venus bloqueaba parte de la luz del Sol, con el fin de perfeccionar las técnicas para descubrir planetas extrasolares . ^{[ 31 ]}

El tránsito de 2012 brindó a los científicos nuevas oportunidades de investigación, en particular para el estudio de exoplanetas . El evento fue el primero de su tipo en ser documentado desde el espacio, fotografiado a bordo de la Estación Espacial Internacional por el astronauta de la NASA Don Pettit . La medición de las disminuciones en el brillo de una estrella durante un tránsito es una observación que puede ayudar a los astrónomos a encontrar exoplanetas. A diferencia del tránsito de Venus de 2004, el tránsito de 2012 ocurrió durante una fase activa del ciclo de actividad de 11 años del Sol, y les dio a los astrónomos la oportunidad de practicar la detección de la señal de un planeta alrededor de una estrella variable "manchada". Las mediciones realizadas del diámetro aparente de un planeta como Venus durante un tránsito permiten a los científicos estimar el tamaño de los exoplanetas. Las observaciones realizadas de la atmósfera de Venus desde telescopios terrestres y la sonda Venus Express brindaron a los científicos una mejor oportunidad para comprender el nivel intermedio de la atmósfera de Venus que la que era posible desde cualquiera de los dos puntos de vista por separado, y proporcionaron nueva información sobre el clima del planeta. Los datos espectrográficos de la atmósfera de Venus pueden compararse con estudios de las atmósferas de exoplanetas. El Telescopio Espacial Hubble utilizó la Luna como espejo para estudiar la luz de la atmósfera de Venus y así determinar su composición. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

Los tránsitos suelen ocurrir en pares, ya que la duración de ocho años terrestres es casi la misma que la de 13 años en Venus. Esta conjunción aproximada no es lo suficientemente precisa como para producir un triplete, puesto que Venus llega 22 horas antes en cada ocasión. El último tránsito que no formó parte de un par fue en 1396 (el planeta pasó ligeramente por encima del disco del Sol en 1388); ^{[ 34 ]} el siguiente será en 3089.

Después de 243 años, los tránsitos de Venus se repiten. El tránsito de 1874 pertenece al ciclo n.° 1 de 243 años. El tránsito de 1882 pertenece al n.° 2. El tránsito de 2004 pertenece al n.° 3, y el tránsito de 2012 pertenece al n.° 4. El tránsito de 2117 pertenece al n.° 1, y así sucesivamente. Sin embargo, el nodo ascendente (tránsitos de diciembre) de la órbita de Venus retrocede cada 243 años, por lo que el tránsito de 2854 es el último miembro de la serie n.° 3 en lugar de la serie n.° 1. El nodo descendente (tránsitos de junio) avanza, por lo que el tránsito de 3705 es el último miembro de la serie n.° 2.

Con el tiempo, se inician nuevas series de tránsitos y finalizan las antiguas. A diferencia de las series Saros para eclipses solares y lunares, es posible que una serie de tránsitos se reinicie tras una pausa. Además, la duración de las series de tránsitos varía mucho más que la de las series Saros.

A veces, Venus solo roza al Sol durante un tránsito. En este caso, es posible que en algunas zonas de la Tierra se observe un tránsito completo, mientras que en otras regiones solo se observe un tránsito parcial (sin segundo ni tercer contacto ). El último tránsito de este tipo ocurrió el 6 de diciembre de 1631, y el próximo tendrá lugar el 13 de diciembre de 2611. También es posible que un tránsito de Venus se observe en algunas partes del mundo como un tránsito parcial, mientras que en otras Venus no pase por delante del Sol. El último tránsito de este tipo ocurrió el 19 de noviembre de 541 a. C., y el próximo tendrá lugar el 14 de diciembre de 2854. ^{[ 3 ]} Estos efectos se deben a la paralaje , ya que el tamaño de la Tierra ofrece diferentes puntos de vista con líneas de visión ligeramente distintas hacia Venus y el Sol. Esto se puede demostrar cerrando un ojo y colocando un dedo delante de un objeto más pequeño y distante; cuando el observador abre el otro ojo y cierra el primero, el dedo ya no estará delante del objeto.

La ocurrencia simultánea de tránsitos de Mercurio y Venus ocurre, pero es extremadamente infrecuente. Tal evento ocurrió por última vez el 22 de septiembre de 373.173 a. C. y ocurrirá nuevamente el 26 de julio de 69.163 ^{[ 35 ]} y de nuevo el 27 y 28 de marzo de 224.508 ^{[ 36 ]} . La ocurrencia simultánea de un eclipse solar y un tránsito de Venus es posible actualmente, pero muy rara. El próximo eclipse solar que ocurra durante un tránsito de Venus será el 5 de abril de 15.232 ^{[ 37 ] .}

La Marcha del Tránsito de Venus fue compuesta por John Philip Sousa en 1883 para conmemorar el tránsito de 1882.

• Tránsito de Mercurio
• Tránsito de planetas menores

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• Tránsito de Venus de 2012  – Unión Astronómica Internacional
• Observatorio Solar Nacional  – Tránsito de Venus, 5-6 de junio de 2012