Venustransit

Grundsätzliches

Da die Venus näher um die Sonne kreist als die Erde, kommt es von Zeit zu Zeit vor, dass sie genau zwischen Erde und Sonne steht. Wenn die Venus aus Sicht der Erde dann als kleines schwarzes Pünktchen vor der Sonnenscheibe vorbei zieht, spricht man von einem Venustransit.

Allerdings tritt dieses Ereignis nicht jedes mal ein, wenn es eine Konjunktion von Erde und Venus gibt (d.h. nicht jedes mal, wenn die Erde von der Venus "überholt" wird), da die Ebenen, in denen die beiden Planenten jeweils um die Sonne kreisen, etwas zueinander verkippt sind. Ein Venustransit ergibt sich nur in den äußerst seltenen Fällen, wenn die Konjunktion sehr nahe der Schnittlinie der beiden Bahnebenen, der Knotenlinie, stattfindet. Anderenfalls wandert die Venus aus Sicht der Erde über oder unter der Sonne vorbei.

Die Bahn der Venus (blau) und die Bahn der Erde (rot) liegen in zwei Ebenen, die etwas zu einander verkippt sind.

Zur Beantwortung der Frage, wie häufig Venustransits statt finden, überlege man sich, wie lange es dauert, bis sich eine (beliebige) Konstellation von Sonne, Venus und Erde wiederholt.
Die Frage ist, wenn man es nicht ganz genau nimmt, erstaunlich einfach zu beantworten, da sich die Umlaufzeiten von Venus und Erde fast genau wie das Verhältnis zweier kleiner ganzer Zahlen verhalten: Wenn die Erde genau acht mal die Sonne umkreist hat, hat die Venus das ziemlich genau dreizehn mal getan.
Acht (Erd-)Jahre nach einem Venustransit kann also ein weiterer eintreten, da sich dann wieder beide Planeten auf fast der selben Position befinden.

Umlaufzeiten von Venus und Erde (Start durch Klicken)

Die Umlaufzeiten von Venus (blau) und Erde (rot) stehen im Verhältnis von fast genau 8:13.
Umgekehrt ausgedrückt: Nach acht (Erd-)Jahren hat die Venus ziemlich genau dreizehn Umläufe um die Sonne gemacht. Die Erde befindet sich wieder an der selben Position; die Venus fast.

Während dieser Zeit finden fünf Konjunktionen (magenta) statt, von denen sich nur die letzte wieder nahe der Knotenlinie (grau) ereignet.

(Start der Animation durch Klicken aufs Bild)

Des Verhältnis der beiden Umlaufzeiten ist bis auf eine winzige Abweichung gleich 8:13. Wegen der winzigen Abweichung vom exakten Wert 8:13 verschieben sich die Positionen der Konjunktionen langsam. Die Abweichung ist aber so groß, dass die Venusbahnen aufeinanderfolgender Transits von der Erde gesehen schon um fast einen Sonnendurchmesser verschoben sind. Deshalb können maximal zwei Venustransits im Abstand eines Achtjahreszyklus' statt finden; unter Umständen, wenn die Venus beim ersten Mal ziemlich zentral durch die Sonne wandert, ergibt sich sogar nur einer. Nach weiteren acht Jahren findet die Konjunktion schon nicht mehr so nahe an der Knotenlinie statt, so dass es nicht zu einem weiteren Venustransit reicht.
Erst wenn sich die Orte der Konjunktionen über die Jahre so weit verschoben haben, dass der nächste der fünf Konjunktionsorte an die Knotenlinie gewandert ist, ergibt sich wieder ein Venustransit, der sich ggf. nach acht Jahren wiederholt. Bis die Konjunktionsorte sich wieder so weit verschoben haben, dass sie wieder an der Knotenlinie liegen, dauert 243 Jahre.

Die Dauer, bis sich die Konjunktionen so weit verschoben haben, dass wieder eine an der Knotenlinie passiert, beträgt 243 Jahre. Da sich ein Venustransit ebenso bei einer Konjunktion an der Knotenlinie auf den gegenüberliegenden Seite der Sonne ergibt, findet zusätzlich eine weitere, zeitlich verschobene Abfolge von Venustransits mit gleicher Periodendauer statt. Die zeitliche Verschiebung beträgt grob der Hälfte der Periodendauer 243/2 Jahre = 121.5 Jahre: 113.5 Jahre bzw. 129.5 Jahre.

Beobachtungen von Venustransits in der Geschichte

Da einerseits Venustransits so selten auftreten und andererseits die Möglichkeiten die Bewegung der Planeten hinreichend genau zu berechnen noch gar nicht so lange bestehen, gab es erst eine Hand voll Venustransits, die überhaupt beobachtet wurden:

Dezember 1631 und 1639:
Am 7. Dezember 1631 fand der erste Venustransit statt, der auch vorausberechnet wurde. Johannes Kepler war es, der diesen Transit korrekt berechnet und angekündigt hat. Der Transit wurde allerdings nicht beobachtet, da in Europa die Sonne zu der Zeit nicht sichtbar war und man an anderen Orten nichts davon wusste.
Den acht Jahre darauf am 4. Dezember 1639 folgenden Venustransit hat Kepler aufgrund fehlerhafter Daten nicht vorhergesehen. Jeremia Horrocks hat den Fehler erkannt, den Transit richtig vorausberechnet und beobachtet. Das war der erste Venustransit, dessen Beobachtung geschichtlich gesichert ist.
Juni 1761 und 1769:
Der Venustransit am 6. Juni 1761 wurde von einer Reihe von Expeditionen an verschiedenen Orten der Erde beobachtet. Nach einer Idee von Edmund Halley sollte aus genauen Zeitmessungen des Venustransits an verschiedenen Beobachtungsorten die Entfernung zwischen Erde und Sonne (Astronomische Einheit) berechnet werden.
Michail Lomonossow hat bei der Beobachtung dieses Venustransits richtig erkannt, dass die Venus eine Atmosphäre hat.
Auch zur Beobachtung des Venustransit am 3. Juni 1769 wurden Expeditionen an entfernte Orte unternommen, u.a. von James Cook.
Dezember 1874 und 1882:
Auch zur Beobachtung der Venustransits am 9. Dezember 1874 und 6. Dezember 1882 wurden viele Expeditionen unternommen, u.a. um weitere genauere Messungen zu machen, um die Astronomischen Einheit noch genauer als bisher zu bestimmen.
Juni 2004 und 2012:
Bis auf Weiteres die beiden letzten Venustransits haben am 8. Juni 2004 und 5./6. Juni 2012 statt gefunden.

Beobachtung von Venustransits

Vier Kontakte

Bei der Beobachtung von Transits sind folgende Zeitpunkte definiert als I., II., III. und IV. Kontakt:

I. Kontakt: wenn die Venus anfängt vor die Sonne zu wandern (Venusschatten berührt den Sonnenrand von außen)
II. Kontakt: wenn die Venus gerade vollständig vor die Sonne gewandert ist (Venusschatten berührt den Sonnerand von innen)
III. Kontakt: wenn die Venus anfängt aus der Sonne zu wandern (Venusschatten berührt den Sonnerand von innen)
IV. Kontakt: wenn die Venus wieder vollständig aus der Sonne gewandert ist (Venusschatten berührt den Sonnerand von außen)

I., II., III. und IV. Kontakt (bei einem Transit von links nach rechts).

Venustransit 2004

Sichtbarkeit des Vensustransits am 8. Juni 2004: nördlich der grünen bzw. roten Linie war die Sonne zu Beginn (Erster Kontakt, zweiter Kontakt) bzw. zum Ende (dritter Kontakt, vierter Kontakt) des Transits sichtbar. Die Sichtbarkeitsgrenze verschiebt sich während des Transits nach Westen von der grünen zur roten Kurve. In fast ganz Europa war der Transit von Beginn bis Ende durchgehend sichtbar.

Die folgenden Fotoaufnamen sind in der Nähe von Hinterglemm (BL Salzburg, Österreich) 47° 23′ N, 12° 33′ E entstanden (Kamera: Nikon F90, Objektiv: Sigma 400 mm, Filter: Filterfolie mit optischer Dichte = 5, Bilder von Fotoabzügen eingescannt):

Fotoaufnamen zu Beginn des Venustransits 2004.

Weitere Fotoaufnahmen im Verlauf und gegen Ende des Venustransits 2004.

Venustransit 2012

Sichtbarkeit des Vensustransits am 5./6. Juni 2012: nördlich der grünen bzw. roten Linie war die Sonne zu Beginn (Erster Kontakt, zweiter Kontakt) bzw. zum Ende (dritter Kontakt, vierter Kontakt) des Transits sichtbar. Die Sichtbarkeitsgrenze verschiebt sich während des Transits nach Westen von der grünen zur roten Kurve. Am besten war der Transit also im westlichen Pazifik zu beobachten. In Europa war der Beginn nur im äußersten Norden (Nord-Skandinavien) sichtbar (nördlich der grünen Linie). In Amerika war das Ende nur im äußersten Norden (Alaska, Nord-Kanada) sichtbar (nördlich der roten Linie). Auf Island waren zwar Beginn und Ende sichtbar (jeweils nördlich der grünen und roten Linie), nicht aber der gesamte Transit. Die Grenze der Sichtbarkeit ist zwischenzeitlich von Ost nach West über die Insel gezogen.

Die folgenden Fotoaufname ist in Norwegen auf dem

Fagernestoppen (Linken) bei Narvik (Nordland, Norwegen). in etwa 68° 25' N, 17° 28' E auf ca. 1000 m Höhe entstanden (Kamera: Nikon F300S, Objektiv: Sigma 400 mm, Filter: Filterfolie mit optischer Dichte = 5):

Fotografie des Venustransits 2012 kurz vor dem II. Kontakt, aufgenommen vom

Fagernestoppen (Linken) bei Narvik (Nordland, Norwegen).