Транзиты Венеры настолько редки, что случаются только дважды за всю жизнь. Примерно каждые 115 лет Венера будет дважды пересекать лицо нашей домашней звезды, причем между парой транзитов проходит восемь лет.
Это потрясающее явление не только невероятно наблюдать, но и дает уникальную возможность для научных наблюдений за одной из ближайших к нам соседних планет.Обсерватория солнечной динамики НАСА, или SDO, и совместное Японское агентство аэрокосмических исследований и миссия НАСА Hinode сфотографировали все событие в нескольких длинах волн света. Группа ученых во главе с Фабио Реале из Университета Палермо использовала эти снимки, чтобы наблюдать за планетой, пересекающей ее на фоне Солнца.
Наблюдая за атмосферой планеты в свете разных длин волн во время ее путешествия, они узнали больше о том, какие атомы и молекулы на самом деле находятся в ее атмосфере. Эта работа была опубликована в Nature Communications 23 июня 2015 года.
Как и на Земле, каждый из слоев атмосферы Венеры по-разному поглощает свет. Некоторые слои могут полностью поглощать определенную длину волны света, в то время как такая же длина волны может проходить прямо через другой слой. Когда Венера проходит по лицу Солнца, которое излучает свет почти на всех длинах волн электромагнитного спектра, ученые получают редкую возможность увидеть, как все различные типы света фильтруются через атмосферу Венеры.
Слой в верхних слоях атмосферы вокруг Венеры, называемый термосферой, поглощает световые волны определенных длин волн высокой энергии. Если смотреть на планету на фоне Солнца на одной из этих высокоэнергетических волн, термосфера будет казаться непрозрачной, а не прозрачной, как в видимом свете.«Радиация попадает в атмосферу и поглощается, создавая ионы и слой атмосферы, называемый ионосферой», — сказал Дин Песнелл, научный сотрудник проекта SDO в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Поскольку энергия в этом свете захватывается ионами, она не переизлучается с другой стороны. В определенных длинах волн атмосфера Венеры тверда, как стена, не позволяя свету попасть в наши глаза. Для наших телескопов атмосфера такая же темная, как и сама планета, поэтому Венера будет иметь другой размер в зависимости от длины волны изображения телескопа.Реале и его команда выбрали изображения прохождения Венеры, сделанные в нескольких рентгеновских и ультрафиолетовых волнах, и измерили видимый размер планеты с точностью до нескольких миль.
Для каждого набора изображений команда подсчитала, насколько велико было атмосферное блокирование — мера того, насколько высоко в атмосфере Венеры полностью поглощается свет с определенной длиной волны.Поскольку разные типы атомов поглощают свет немного по-разному, высота этого поглощения света позволяет ученым узнать, сколько и каких типов молекул составляет атмосфера Венеры.
Эта информация важна для планирования миссий на Венеру, поскольку эти ионы и молекулы могут изменять величину сопротивления, которое испытывает космический корабль.«Узнать больше о составе атмосферы очень важно для понимания процесса торможения космических аппаратов, когда они входят в верхние слои атмосферы планеты. Этот процесс называется аэродинамическим торможением», — сказал Реале.
Форма атмосферы Венеры также дала ученым важные подсказки о том, как солнце влияет на атмосферу. «Если бы наблюдаемая атмосфера была асимметричной, это могло бы рассказать нам больше о том, как звезда влияет на планету», — сказала Сабрина Сэвидж, научный сотрудник проекта НАСА для Hinode.Во время перехода были видны только стороны атмосферы, но это были особенно интересные области. С точки зрения Венеры, это были области, где день превращается в ночь, а ночь в день — на Земле эти переходные области могут иметь интересные эффекты в ионосфере.
Данные прохождения Венеры показали, что эти две области перехода практически одинаковы.«Планета выглядела очень круглой во всех длинах волн», — сказал Песнелл. «Если бы переход от дня к ночи отличался от перехода от ночи к дню, можно было бы ожидать выпуклости в атмосфере на одной стороне планеты».Изучение транзита Венеры также может помочь улучшить изучение планет вокруг других звезд. Такие экзопланеты часто обнаруживаются с помощью транзитов, подобных этому, поскольку мы можем обнаружить очень небольшое количество света, которое планеты блокируют, когда они проходят через свою домашнюю звезду.
Чем больше мы сможем наблюдать транзитные планеты рядом с домом, тем больше мы узнаем о том, как изучать далекие экзопланеты, которые мы в настоящее время не можем видеть так подробно. Когда инструментальная технология будет развиваться, мы сможем собирать более точную информацию об атмосфере таких экзопланет.
«В будущем могут быть миссии, у которых будет достаточно чувствительности, чтобы обнаруживать разницу в радиусах на разных длинах волн», — сказал Реале. «В частности, если есть экзопланеты с чрезвычайно толстой термосферой, разница в размерах на разных длинах волн будет больше, и будет больше шансов обнаружить изменение».