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金星の日面通過

Product description

金星の日面通過
地球における金星の日面通過(きんせいのにちめんつうか)とは、金星が太陽面を黒い円形のシルエットとして通過していくように地球から見える天文現象である。
金星が地球と太陽のちょうど間に入ることで起こる。

金星の日面通過は直近では2004年6月8日に起こった。
次回は2012年6月6日に起こる。

日面通過の経過
日面通過の間、金星は太陽の表面を東から西へ動いていく小さな黒い円盤のように見える。
天体が太陽の手前を通過し、それによって太陽の一部が隠されるという点で日食と似ている。
しかし、日食において太陽を隠す月の視直径(地球から見た見かけの直径)が約30分とほぼ太陽と等しいのに対し、日面通過時の金星の視直径は約1分と太陽のおよそ30分の1しかない。
金星は直径が月の約4倍もあるにもかかわらず、視直径がこのように小さいのは、日面通過時の金星は地球からの距離が約4,100万キロメートルであり、月(地球から約38万キロメートル)の100倍以上も遠くにあるためである。

日面通過の開始前、金星は太陽の東側から太陽に徐々に接近してくる。しかしこの時には、金星は夜側の面を地球に向けているため、見ることはできない。
続いて金星が太陽面に接触する。
この瞬間を「第1接触」という。
さらに、金星が太陽面の内側に入り込み、金星が完全に太陽面上にのった瞬間を「第2接触」という。
第1接触から第2接触までは約20分かかる。
その後金星は太陽面上を西へ移動していく。
金星が太陽面の中心に最も近づいたときを「食の最大」という。
さらに金星は太陽面上を西に進み、太陽の反対側の縁に到達する。
この瞬間を「第3接触」という。第2接触から第3接触までにかかる時間は、金星が太陽面の中心にどれだけ近い部分を通過するかで大きく変わるが、2004年と2012年の金星の日面通過では約6時間である。
さらに金星が西へ進み、完全に太陽面から離れた瞬間を「第4接触」という。第3接触から第4接触までは約20分である。
このように長い時間がかかる現象であるため、日の出前にすでに日面通過が始まっていたり、日没時にまだ日面通過の途中である場合があり、全過程を観測できる観測地は限られる。
2004年の日面通過においては中央アジアからヨーロッパで全過程の観測が可能であった。
2012年の日面通過ではハワイから東アジアで全過程の観測が可能である。

第2接触の直後と第3接触の直前に、金星の形が円形からずれて、太陽の縁から滴り落ちる水滴のような形となり、しばらく太陽の縁にくっついた状態が数十秒間続く現象が知られている。
これはブラックドロップ現象と呼ばれる。
この現象のため、第2接触と第3接触の正確な時刻を測定するのは困難である。

観測方法
太陽面は極めて明るいので、金星の日面通過を観測する際には、日食の場合と同様に適切な準備をすることが必要である。
最も安全な方法は、太陽の黒点を観察するときのように、望遠鏡を使って太陽像を投影板に投影することである。
この方法には、一度に多数の人が観測できるという利点もある。
しかし望遠鏡を使用しなくとも、太陽観測用に金属を蒸着させた特別なメガネ、フィルターなどを使って、太陽面を通過する金星を肉眼で見ることもできる。
しかし、間違っても絶対に太陽観測用のフィルターを用いずに裸眼で太陽を見てはならない。
直射日光により網膜の細胞が損傷を受けたり破壊されるなどして、一時的または恒久的な視力の低下や、失明のおそれが高いためである。
また、フィルターなどを用いても気付かないうちに網膜に悪影響を及ぼすことがあるので、長時間の観察は避けるべきである。

金星の内合と日面通過
金星が内合になっても、通常は地球-金星-太陽は一直線上に並ばない。金星の軌道は地球の軌道と3.4°傾いており、天球上では金星は内合時に太陽の北か南を通過していくように見える。
日面通過が起こるのは、2つの惑星の軌道平面が交わるところで(または極めて近くで)偶然金星が内合になる場合である。
地球がこの軌道平面の交線を通過するのは6月7日頃と12月9日頃であるため、日面通過が起こるのはこの前後数日に限られる。

3.4°というとそう大きい角度ではないように思うかもしれないが、地球から見ると内合時に金星が9.6°も太陽から離れて見えることもある。
これに対して太陽の視直径は約0.5°であるから、金星は日面を通過しない内合の際に、太陽の北または南を太陽の直径の18倍以上離れて通過することもある。

起こる間隔
金星の日面通過は非常に稀な現象である。
近年では、日面通過が起きる間隔には243年の周期がある。
8年をおいて2回対になって起きた後、121.5年と105.5年の長い空白期間がある。
2004年以前は、最後に起きた金星の日面通過の対は1874年12月と1882年12月のものであった。
21世紀初頭に起きる金星の日面通過では、対の1回目は2004年6月8日に起き、2回目は2012年6月6日に起こる。
2012年以降は、金星の日面通過の対は2117年12月と2125年12月のものまで無い 。

243年の周期性があるのは、地球の243恒星年(1恒星年は365.25636日で、太陽年とは僅かに違う)が88757.3日、金星の395恒星年(224.701日)が88756.9日でほとんど同じだからである。
このため、この時間の後には金星と地球がともにそれぞれの軌道上のほとんど同じ点に戻ってくる。
この期間は金星と地球の会合周期(583.92日)の152倍ともほとんど一致する。

金星の日面通過は、243年周期の中で、必ず105.5年、8年、121.5年、8年という間隔をおいて起こるわけではない。
546年から1518年までは、日面通過は8年、113.5年、121.5年という間隔をおいて起こっていたし、紀元前539年から西暦546年までは、日面通過は常に121.5年おきに起きていた。
21世紀現在と同じ間隔をおいて起こるのは2846年までであり、それ以降は105.5年、129.5年、そして8年の間隔をおいて起こるようになる。
すなわち、243年という周期は比較的安定だが、その周期の中で起きる日面通過の回数と時期は年代によって様々である。

一方、もう一つの内惑星である水星は、金星よりも太陽に近いところをより速く公転している。
そのため、水星の日面通過はあまり珍しい現象ではなく、20世紀と21世紀にはそれぞれ14回ずつ起こる。

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