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黑滴現象

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2004年6月8日的金星凌日。此處可見黑滴現象。
兩組接觸時刻的照片。左側品質較差的照片中可以看到黑滴現象。
1769年金星凌日觀測記錄中描繪的黑滴現象

黑滴現象（英語：Black drop effect；德語：Tropfenphänomen），是在金星凌日時看見的一種光學現象，水星凌日也有，但幅度較小。在金星凌日時，所觀察的第二接觸之後以及第三接觸之前會有一段時間，地球上的觀測者可能看到金星會像太陽邊緣附近的水滴一樣。

就在第二接觸之後，和第三接觸之前，一個小的黑色"淚滴"連結出現在金星的盤面和太陽的邊緣之間，從而無法確地第二與第三接觸時間的正確時刻。這導致18世紀嘗試以金星凌日建立天文單位真正精確數值的企圖失敗。

黑滴現象長期以來被認為是由於金星濃厚的大氣層造成的，並且他也被認為是金星有大氣層的第一個實際的證據。但是，現在有很多人認為金星的黑滴現象是地球大氣層的湍流或是檢視儀器中的光學缺陷造成的[1][2]。

成因

參見：金星凌日

為了尋找黑滴現象的成因，19世紀時，夏爾·沃爾夫等人也為找到「黑滴效應」的來由，製作了可以再現金星凌日過程的機器[3]。

托爾·柏格曼在1761年描述的黑滴現象。

俄國的米哈伊爾·瓦西里耶維奇·羅蒙諾索夫基於自己在聖彼得堡科學院對1761年金星凌日的觀測結果發現金星存在大氣層[4]。他的觀測器材是兩個消色差透鏡和一個弱太陽濾鏡（煙燻玻璃）。他在金星開始離開太陽盤面時觀測到一道光的突起，即「羅蒙諾索夫的弧」。他還發現金星開始進入太陽盤面時，接觸部分的太陽邊緣會變得模糊。羅蒙諾索夫認為這些現象是太陽光通過金星大氣層時發生折射造成的。[5]

因為1769年的技術無法克服現代認為的「黑滴現象」的影響，當時的天文學家無法得知凌日開始和結束足夠準確的時間。這一現象長期以來被認為是金星稠密的大氣層造成的，並且是金星存在大氣層的證據之一。不過，近年的研究顯示這一效應可能是來源於觀測儀器存在的缺陷。[6][7][8]在精確的測量下，在1999年和2003年的水星凌日 ，即使水星沒有明顯的大氣層，但從地球大氣層之外的觀測依然觀察到黑滴現象[9]。

2012年，傑伊·帕薩切夫（英語：Jay Pasachoff）和威廉·希恩（William Sheehan）基於帕薩切夫等人2004年金星凌日的觀測結果提出，羅蒙諾索夫當年所觀測到的狀況應該不是金星大氣層造成的，而只是「黑滴現象」[10]。一組研究人員因此決定使用羅蒙諾索夫當年的老式折射望遠鏡觀測發生於2012年6月5日至6日的金星凌日，以此作為決定性測試。該組天文學家認為羅蒙諾索夫1761年時使用的望遠鏡可以觀測到金星進入和離開太陽盤面時在金星周圍產生的「羅蒙諾索夫的弧」和其他光環效應，並認為這些效應確實是由金星大氣層造成的。[11][12][13]

在2004年6月8日的金星凌日，許多觀測者報告他們沒有看見黑滴現象，或是至少沒有之前世紀凌日時的報告所敘述，那麼明顯的現象。因此推測較大的望遠鏡和有更好的光學可能是一個因素。

黑滴現象也是2004年金星凌日觀測各方關注的問題。目前對於黑滴現象成因的主流意見是過去的望遠鏡存在性能缺陷[14]。參與VT-2004的觀測者在測定接觸時刻時大多沒有受到黑滴效應的影響，提交的大多數照片中也沒有出現黑滴效應[15]。學術界也對這一問題做了一些研究。傑伊·帕薩切夫等人分析了NASA的太陽過渡區與日冕探測器對1999年水星凌日以及2004年金星凌日的觀測結果，並發現太陽的周邊昏暗現象也是黑滴效應成因之一[16]。

參考資料

  1. ^ Explanation of the Black-Drop Effect at Transits of Mercury and the Forthcoming Transit of Venus. AAS. 2003-12 [2012-01-29]. （原始內容存檔於2019-03-18）. 
  2. ^ Transits of Venus - Kiss of the goddess. The Economist. 2004-05-27 [25 September 2006]. （原始內容存檔於2008-12-07）. 
  3. ^ Canales, J. Photogenic Venus: The "Cinematographic Turn" and Its Alternatives in Nineteenth-Century France. Isis (Astral Press). 2002, 93 (4): 585－613. doi:10.1086/375953 （英語）. 
  4. ^ Shiltsev, V. Lomonosov's Discovery of Venus Atmosphere in 1761: English Translation of Original Publication with Commentaries. 2012. arXiv:1206.3489 可免費查閱 [physics.hist-ph] （英語）. 
  5. ^ Marov, M. Y. Mikhail Lomonosov and the discovery of the atmosphere of Venus during the 1761 transit. Proceedings of the International Astronomical Union (Cambridge University Press). 2004, 2004: 209–219 [2018-12-19]. Bibcode:2005tvnv.conf..209M. doi:10.1017/S1743921305001390. （原始內容存檔於2018-02-27） （英語）. 
  6. ^ Transits of Venus: Kiss of the goddess. The Economist. 2004-05-27 [2006-09-25]. （原始內容存檔於2012-02-15） （英語）. 
  7. ^ Pasachoff, J. M.; et al. Explanation of the Black-Drop Effect at Transits of Mercury and the Forthcoming Transit of Venus. AAS. 2004-01-04 [2006-09-21]. （原始內容存檔於2006-07-10） （英語）. 
  8. ^ Pasachoff, J. M.; Filippenko, A. The Cosmos: Astronomy in the New Millennium 4, revised. Cambridge University Press. 2013: 144. ISBN 9781107276956 （英語）. 
  9. ^ Schneider, G.; Pasachoff, J.M.; Golub, L. Space Studies of the Black-Drop Effect at a Mercury Transit. 2003. arXiv:astro-ph/0310379 可免費查閱.  PrePrint or article in Icarus 168, 249–256. Retrieved 2015-05-16.
  10. ^ Pasachoff, J.; Sheehan, W. Lomonosov, the Discovery of Venus's Atmosphere, and Eighteenth-century Transits of Venus. Journal of Astronomical History and Heritage. 2012, 15 (1): 1 [2018-12-19]. Bibcode:2012JAHH...15....3P. （原始內容存檔於2017-10-28） （英語）. 
  11. ^ Koukarine, A.; Nesterenko, I.; Petrunin, Y.; Shiltsev, V. Experimental Reconstruction of Lomonosov's Discovery of Venus's Atmosphere with Antique Refractors During the 2012 Transit of Venus. 2012-08-27. arXiv:1208.5286 可免費查閱 [physics.hist-ph] （英語）. 
  12. ^ Shiltsev, V.; Nesterenko, I.; Rosenfeld, R. Replicating the discovery of Venus's atmosphere. Physics Today. 2013, 66 (2): 64 [2018-12-19]. （原始內容存檔於2013-07-04） （英語）. 
  13. ^ Koukarine, A.; et al. Experimental Reconstruction of Lomonosov's Discovery of Venus's Atmosphere with Antique Refractors During the 2012 Transit of Venus. Solar System Research. 2013, 47 (6): 487–490 [2018-12-19]. （原始內容存檔於2015-03-05） （英語）. 
  14. ^ Shiga, D. The Disappearing Black Drop. F+W Media, Inc. 2012-05-25 [2016-05-03]. （原始內容存檔於2016-05-07） （英語）. 
  15. ^ The "Black Drop" Phenomenon. ESO. [2016-05-03]. （原始內容存檔於2016-04-06） （英語）. 
  16. ^ Pasachoff, J. M.; Schneider, G.; Golub, L. The black-drop effect explained. Proceedings of the International Astronomical Union (IAU). 2004, (196): 243－244. doi:10.1017/S1743921305001420 （英語）. 

外部連結

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