ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ : 8 มิถุนายน 2547
วันอังคารที่ 8 มิถุนายน 2547 หากสภาพอากาศไม่เลวร้ายจนเกินไป เราจะมีโอกาสมองเห็นปรากฏการณ์ดาราศาสตร์ที่สามารถกล่าวได้ว่าไม่มีใครในปัจจุบันนี้เคยเห็นมาก่อนในชีวิต เพราะมันเกิดขึ้นเป็นครั้งแรกในรอบ 122 ปี
เกิดขึ้นเมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่เข้ามาบดบังดวงอาทิตย์ "การผ่านหน้า" มีลักษณะทางเรขาคณิตคล้ายกันแต่เห็นต่างกัน ดาวพุธและดาวศุกร์เป็นดาวเคราะห์เพียง 2 ดวงที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก เราจึงมีโอกาสมองเห็นมันเคลื่อนผ่านหน้าดวงอาทิตย์ได้ วงโคจรของดาวพุธและดาวศุกร์ที่ไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกันพอดีกับวงโคจรโลก ทำให้โดยทั่วไปดาวเคราะห์ทั้งสองดวงมีเส้นทางอ้อมขึ้นไปทางเหนือหรือลงไปทางใต้ของดวงอาทิตย์ มีบางครั้งที่ดวงอาทิตย์ ดาวพุธ (หรือดาวศุกร์) และโลกมาอยู่ในแนวเดียวกันพอดี เวลานี้เองทำให้คนบนโลกสามารถมองเห็นดาวพุธหรือดาวศุกร์เคลื่อนมาอยู่ด้านหน้าดวงอาทิตย์ เรียกว่าการผ่านหน้า (transit)
การที่ดาวศุกร์ใกล้โลกที่สุดขณะเกิดการผ่านหน้าทำให้มันมีขนาดปรากฏใหญ่พอที่เราจะสามารถสังเกตเห็นดาวศุกร์เป็นดวงกลมดำตัดกับพื้นสว่างของดวงอาทิตย์ได้โดยไม่ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ แต่จำเป็นต้องมีแผ่นกรองแสงที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับดูดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับการดูดวงอาทิตย์แหว่งเว้าขณะเกิดสุริยุปราคา หากดาวศุกร์มีเส้นทางปรากฏขณะผ่านหน้าดวงอาทิตย์ใกล้ศูนย์กลางดวง มันอาจใช้เวลามากถึง 8 ชั่วโมงนับจากเริ่มต้นจนสิ้นสุดปรากฏการณ์ ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์เกิดขึ้นได้ยาก คนๆ หนึ่งจะมีโอกาสเห็นได้ไม่เกิน 2 ครั้งในชีวิต และคนอีกจำนวนมากที่ไม่มีโอกาสได้เห็นเลยแม้แต่ครั้งเดียว
เราจะมีโอกาสเห็นดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ได้บ่อยทุกๆ 19-20 เดือน แต่ความเป็นจริง ระนาบวงโคจรของดาวศุกร์เอียงทำมุมประมาณ 3 องศากับระนาบวงโคจรโลก ทำให้มีโอกาสเกิดขึ้นได้ยาก ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์จะเกิดเฉพาะในต้นเดือนธันวาคมและต้นเดือนมิถุนายนเท่านั้น ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ดาวศุกร์โคจรผ่านจุดที่วงโคจรของมันตัดกับระนาบวงโคจรโลก ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์เกิดขึ้นเป็นคู่ คู่หนึ่งๆ ห่างกัน 8 ปี มีรูปแบบของความถี่ที่ชัดเจน คือ เกิดขึ้นทุกๆ 8, 121.5, 8 และ 105.5 ปี เป็นเช่นนี้เรื่อยไป คู่ที่จะเกิดขึ้นในรอบนี้จะเกิดในวันที่ 8 มิถุนายน พ.ศ. 2547 และ 6 มิถุนายน พ.ศ. 2555 ทั้งสองครั้งนี้สามารถมองเห็นได้ในประเทศไทย ส่วนคู่ต่อไปจะเกิดขึ้นในวันที่ 11 ธันวาคม พ.ศ. 2660 และ 8 ธันวาคม พ.ศ. 2668
เนื่องจากดาวพุธโคจรเร็วกว่าดาวศุกร์ดาวพุธจึงเกิดการผ่านหน้าแบบนี้บ่อยกว่าดาวศุกร์ คือ ราว 13-14 ครั้งต่อศตวรรษ ดาวพุธผ่านหน้าดวงอาทิตย์จะเกิดเฉพาะในช่วงใกล้วันที่ 8 พฤษภาคม และ 10 พฤศจิกายน ครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อปีที่แล้วและมองเห็นได้จากประเทศไทย ครั้งต่อไปจะเกิดในวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2549 ซึ่งประเทศไทยจะเห็นได้ขณะดวงอาทิตย์ขึ้น
เป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์ค้นหามานานหลายศตวรรษ เพราะหากเราทราบระยะทางนี้ เราก็จะสามารถทราบระยะทางระหว่างโลกกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ รวมทั้งดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลออกไปไม่มากนัก นักดาราศาสตร์สามารถทราบระยะทางนี้ได้จากการวัดตำแหน่งดาวพุธหรือดาวศุกร์ขณะเกิดการผ่านหน้า โดยเฉพาะดาวศุกร์ ที่สามารถสังเกตการณ์ได้ดีกว่าดาวพุธ เนื่องจากมีขนาดใหญ่มองเห็นได้ชัดเจน และมีระยะห่างที่ใกล้โลกมากกว่าดาวพุธ ปรากฏการณ์ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดสำหรับนักดาราศาสตร์ในอดีต
จากอดีตถึงปัจจุบันนับตั้งแต่มีการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์เป็นครั้งแรกในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 17 มีปรากฏการณ์ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์เพียง 5 ครั้งเท่านั้นที่มีการสังเกตการณ์ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ โยฮันส์ เคปเลอร์ นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันผู้ค้นพบกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ เป็นบุคคลแรกที่พยากรณ์การเกิดดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ เขาพบว่าปี ค.ศ. 1631 มีการผ่านหน้าเกิดขึ้นถึง 2 ครั้ง คือ ดาวพุธผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในวันที่ 7 พฤศจิกายน และดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในวันที่ 7 ธันวาคม แต่แล้วเขาก็เสียชีวิตลงก่อนหน้านั้นเพียงปีเดียว
ปีแยร์กาซองดี นักวิทยาศาสตร์ นักคณิตศาสตร์ และปรัชญาเมธีชาวฝรั่งเศสเป็นคนแรกที่สังเกตดาวพุธผ่านหน้าดวงอาทิตย์ตามการพยากรณ์ของเคปเลอร์ เขาพยายามจะสังเกตดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นในเดือนถัดมา แต่ผลการคำนวณในปัจจุบันแสดงว่ามันไม่สามารถเห็นได้ในยุโรป
แม้ว่าเคปเลอร์ได้คำนวณหาการผ่านหน้าดวงอาทิตย์ของดาวพุธและดาวศุกร์ไว้ล่วงหน้าแต่ปรากฏการณ์ในปี 1639 ไม่ปรากฏในตารางของเขา อย่างไรก็ดี เจเรไมอาห์ ฮอร์รอคส์ พระสอนศาสนาชาวอังกฤษที่ใช้เวลาว่างศึกษาดาราศาสตร์ คำนวณพบว่ามีดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในวันที่ 24 พฤศจิกายน 1639 ตามปฏิทินระบบเก่าที่ใช้ในขณะนั้น หรือตรงกับวันที่ 4 ธันวาคม ตามปฏิทินเกรกอเรียนที่ใช้ในปัจจุบัน เขาและสหายนามว่า วิลเลียม แคร็บทรี กลายเป็น 2 คนแรกในประวัติศาสตร์ที่ทำการสังเกตดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ ผลการสังเกตการณ์คราวนั้นทำให้ฮอร์รอคส์และแคร็บทรีสามารถวัดขนาดปรากฏของดาวศุกร์ได้ใกล้เคียงกับค่าที่ยอมรับในปัจจุบัน ฮอร์รอคส์มีผลงานทางดาราศาสตร์อื่นๆ อีกที่น่าสนใจ แต่เขาได้เสียชีวิตลงก่อนด้วยวัยไม่ถึง 30 ปี
หลังจากนั้นเกือบ40 ปี ขณะที่ เอดมันด์ แฮลลีย์ นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ กำลังอยู่ในระหว่างจัดทำบัญชีดาวฤกษ์ในซีกฟ้าใต้ เขาได้สังเกตดาวพุธผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในปี 1677 ที่เกาะเซนต์เฮเลนา อาณานิคมของอังกฤษที่อยู่ในตอนใต้ของมหาสมุทรแอตแลนติก และพบว่าสามารถใช้ปรากฏการณ์นี้ในการวัดแพรัลแลกซ์ของดวงอาทิตย์ที่ทำให้ทราบระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ที่แม่นยำได้ หากได้ผลการสังเกตจากสถานที่บนโลกที่ห่างกันมากๆ เช่น สุดด้านตะวันออกกับสุดด้านตะวันตก หรือสุดด้านเหนือและใต้ของขอบเขตที่เห็นการผ่านหน้า จะยิ่งทำให้ผลที่ได้มีความแม่นยำขึ้น
ข้อคิดเห็นของแฮลลีย์ได้รับการสานต่อจากนักดาราศาสตร์ยุคต่อมาเมื่อเกิดดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในปี 1761 และ 1769 ซึ่งได้รับความสนใจศึกษาอย่างเป็นเรื่องเป็นราว มีการจัดตั้งคณะสำรวจทั้งของอังกฤษ ฝรั่งเศส และออสเตรีย ออกเดินทางในมหาสมุทรไปในสถานที่ๆ มองเห็นการผ่านหน้า เพื่อทำการวัดเวลาที่เกิดปรากฏการณ์ในสัมผัสต่างๆ คณะสำรวจเหล่านี้จำเป็นต้องมีนักดาราศาสตร์ที่มีความเชี่ยวชาญ สามารถทำการสังเกตการณ์เพื่อหาพิกัดลองจิจูดและละติจูดที่แม่นยำของสถานที่นั้นได้ อีกทั้งยังต้องเผชิญปัญหามากมาย เช่น การเจ็บป่วยของลูกเรือ การโจมตีจากฝ่ายตรงข้ามในยุคที่เกิดสงครามระหว่างอังกฤษกับฝรั่งเศส และอากาศแปรปรวนในมหาสมุทร ดังนั้นการส่งคณะสำรวจออกไปจึงใช้เวลานานเป็นปี
ผลการสังเกตการณ์ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในปี1761 และ 1769 ทำให้ เชโรม ลาลองด์ นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส คำนวณได้ว่าระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์หรือ 1 หน่วยดาราศาสตร์มีค่า 153 ± 1 ล้านกิโลเมตร ต่อมาในปี 1891 ไซมอน นิวคอมบ์ นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวสหรัฐฯ ที่มีชื่อเสียงในด้านการคำนวณทางดาราศาสตร์ ได้ใช้ข้อมูลเดียวกันแต่อาศัยเทคนิคการวิเคราะห์ข้อมูลที่ดีกว่า ได้ค่า 149.59 ± 0.31 ล้านกิโลเมตร ค่าที่แม่นยำและใช้กันในปัจจุบันได้มาจากการใช้เรดาร์วัดระยะทางระหว่างโลกกับดาวเคราะห์ต่างๆ ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 ซึ่งได้ว่าระยะทาง 1 หน่วยดาราศาสตร์มีค่า 149,597,870.691 ± 0.030 กิโลเมตร
เนื่องจากปัจจุบันเราทราบค่าระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ที่มีความแม่นยำสูงแล้วคุณค่าทางวิชาการที่ได้จากการสังเกตการผ่านหน้าดวงอาทิตย์ของดาวพุธและดาวศุกร์จึงมีลดน้อยลง อย่างไรก็ดี ถือได้ว่าเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้ยากและสามารถทำให้เรานึกย้อนถึงช่วงเวลาที่นักดาราศาสตร์ในอดีตเมื่อกว่าร้อยปีที่แล้วใช้ปรากฏการณ์นี้ เป็นเครื่องมือในห้องปฏิบัติการที่ธรรมชาติสร้างขึ้น เพื่อไขปัญหาที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในยุคนั้น
การผ่านหน้า
"สุริยุปราคา"ภาพถ่ายดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในคริสต์ศตวรรษที่ 19 ซ้ายมือเป็นภาพถ่ายเมื่อปี 1874 โดยนักดาราศาสตร์ฝรั่งเศส ขวามือเป็นภาพถ่ายในปี 1882 โดยหอดูดาวนาวีสหรัฐฯ ดาวศุกร์ปรากฏเป็นดวงกลมดำขนาดใหญ่ มีเส้นผ่านศูนย์กลางปรากฏราว 1 ลิปดา หรือเล็กกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 32 เท่า (จากบทความวิชาการ "TRACE Observations of the 15 November 1999 Transit of Mercury and the Black Drop Effect for the 2004 Transit of Venus" โดย Glenn Schneider, Jay M. Pasachoff และ Leon Golub)
วงโคจรของดาวศุกร์เอียงทำมุมกับวงโคจรโลกทำให้มีโอกาสเกิดการผ่านหน้าได้เฉพาะในต้นเดือนมิถุนายนและธันวาคม - เพื่อความชัดเจนจึงไม่ได้วาดตามมาตราส่วนจริง
การที่ดาวศุกร์ใกล้โลกที่สุดขณะเกิดการผ่านหน้า
ความถี่ของปรากฏการณ์
ถ้าหากวงโคจรของดาวศุกร์อยู่ในระนาบเดียวกันพอดีกับโลกภาพวาดฮอร์รอคส์สังเกตดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ที่ปรากฏบนฉากรับภาพ วาดโดย J. W. Lavender 1903 จาก Astley Hall Museum & Art Gallery, Chorley
เนื่องจากดาวพุธโคจรเร็วกว่าดาวศุกร์
ประวัติศาสตร์และคุณค่าทางวิชาการของดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์
ระยะทางที่แท้จริงระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์จากอดีตถึงปัจจุบัน
ปีแยร์
เส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวศุกร์ขณะผ่านหน้าดวงอาทิตย์ (ขนาดของดาวศุกร์เทียบกับดวงอาทิตย์แสดงตามมาตราส่วนจริง)
แม้ว่าเคปเลอร์ได้คำนวณหาการผ่านหน้าดวงอาทิตย์ของดาวพุธและดาวศุกร์ไว้ล่วงหน้า
หลังจากนั้นเกือบ
ข้อคิดเห็นของแฮลลีย์ได้รับการสานต่อจากนักดาราศาสตร์ยุคต่อมา
ผลการสังเกตการณ์ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ในปี
เนื่องจากปัจจุบันเราทราบค่าระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ที่มีความแม่นยำสูงแล้ว