Í Almanaki Háskólans  fyrir árið 2004 er þess getið (á bls. 59) að reikistjarnan Venus gangi fyrir sól hinn 8. júní. Þetta fyrirbæri er svo sjaldgæft að enginn núlifandi maður hefur séð það. Þvergöngurnar verða yfirleitt tvær og tvær saman með átta ára millibili, en síðan kemur lengri bið.  Á undanförnum mánuðum hefur mikið verið um þetta ritað, bæði í tímarit fyrir áhugamenn um stjörnufræði og á Veraldarvefnum, en einnig hafa komið út nýjar bækur um efnið. Hér verða tekin saman nokkur atriði til viðbótar því sem stendur í almanakinu.

Venus gengur um sólina líkt og jörðin en fjarlægð hennar frá sólu er um fjórðungi minni en fjarlægð jarðar og umferðartíminn mun styttri (7½ mánuður). Venus skeiðar því fram úr jörðinni ef svo mætti segja, með rúmlega eins og hálfs árs millibili. En þótt hún gangi þá milli jarðar og sólar, ber hana sjaldnast í  sólina, því að brautin hallast lítið eitt miðað við jarðbrautina. Venus fer því yfirleitt  fyrir ofan eða neðan (norðan eða sunnan) sólkringluna. Tvisvar í hverri umferð gengur Venus gegnum brautarflöt jarðar. Ef jörðin er þá stödd á réttum stað á braut sinni, er unnt að sjá Venus í þvergöngu sem lítinn, dökkan díl á sólinni.   

Sá sem fyrstur mun hafa reiknað út hvenær Venus gengi fyrir sól, var hinn frægi stjörnufræðingur Jóhannes Kepler (1571-1630). Hann spáði þvergöngu Venusar árið 1631, en lifði ekki að sjá hana því að hann lést árið áður. Reyndar hefði verið erfitt að sjá þessa þvergöngu frá Evrópu þar sem henni lauk fyrir sólarupprás víðast hvar, þar á meðal í París, þar sem franski stjörnufræðingurinn Pierre Gassendi gerði tilraun til að sjá hana.  Næsta þverganga Venusar varð átta árum síðar,  árið 1639. Ungur enskur stærðfræðingur, Jeremiah Horrocks, hafði reiknað út tímann og varð fyrstur til að sjá fyrirbærið ásamt kunningja sínum, William Crabtree sem hann hafði gert viðvart. Báðir notuðu þeir sjónauka, sem þá var tiltölulega ný uppfinning, en með skarpri sjón hefði mátt sjá Venus á sólkringlunni með berum augum ef sólarljósið hefði verið deyft með einhverjum hætti. Horrocks átti heima í smábænum Much Hoole, um 30 km frá Liverpool, en Crabtree  í Manchester. Þeir félagar mældu sýndarþvermál Venusar, sem reyndist um ein bogamínúta, mun minna en áður hafði verið talið. 

Árið 1716 benti hinn þekkti, enski stjörnufræðingur Edmond Halley á þann möguleika að nota þvergöngu Venusar til að finna fjarlægðina til sólar. Hlutföll fjarlægða innan sólkerfisins höfðu verið þekkt frá dögum Keplers, sem setti fram lögmál þar að lútandi, en mælieininguna vantaði. 
Hugmynd Halleys var sú að athuganir yrðu gerðar frá tveimur stöðum á jörðinni, öðrum norðarlega en hinum sunnarlega. Séð frá syðri staðnum myndi Venus sýnast norðar á sólkringlunni og tímalengd þvergöngunnar yrði ekki sú sama. Ef munurinn væri mældur nákvæmlega, myndi vitneskjan um fjarlægðina milli athugunarstaðanna  nægja til að reikna út fjarlægðina til sólar. Halley vissi að sér myndi ekki endast aldur til að gera slíka mælingu. Hann andaðist árið 1742, en aðrir stjörnufræðingar bjuggu sig undir að gera mælingar af þessu tagi næst þegar Venus færi fyrir sól, árið 1761.  Þegar leið að þeim tíma, skipulögðu franskir stjörnufræðingar leiðangra til Síberíu, Indlands og eyjar á Indlandshafi, en Englendingar sendu menn til Suður-Afríku og eyjarinnar Sankti Helenu. Athuganir voru einnig gerðar í Norður-Ameríku; til dæmis sendi Harvard háskóli  rannsóknarmenn til Nýfundnalands. Styrjaldir og slæmt veður gerðu vísindamönnum erfitt fyrir svo að mælingarnar urðu færri en vonast var til. Þar við bættist óvænt vandamál þegar menn ætluðu að ákvarða nákvæmlega hvenær rönd Venusar og sólar féllu saman. Svo virtist sem Venus drægi að sér skugga eða dropa frá sólröndinni, svo að tímasetning varð óviss. Í fyrstu var talið að þetta fyrirbæri tengdist lofthjúpi Venusar, en síðari athuganir hafa sýnt að ástæðan er ljósfræðilegs eðlis.

Við næstu þvergöngu, árið 1769, voru allar aðstæður betri, og athuganir voru gerðar allt frá Kanada í norðri til Tahiti í suðri. Leiðangurinn til Tahiti var undir stjórn hins fræga skipstjóra, James Cooke. Var það fyrsta ferð hans umhverfis jörðina og leiddi til þess að hann fann austurströnd Ástralíu. Þegar mælingarnar frá 1761 og 1769 voru teknar saman komust menn að þeirri niðurstöðu að sólin væri 153,3 milljón km frá jörðu (meðalfjarlægðin). Þótt þessi tala sé 2,5% of há (rétt tala er nálægt 149,6), var hún samt mun nákvæmari en þær tölur sem menn höfðu fengið með öðrum aðferðum. 

Eins og fram hefur komið hér að ofan urðu tvær þvergöngur á 17. öld og aftur tvær á þeirri 18. Á nítjándu öld urðu enn tvær þvergöngur, árin 1874 og 1882. Þá hafði tækninni fleygt fram og menn gátu til dæmis ljósmyndað fyrirbærið. Fjöldi leiðangra  var sendur til fjarlægra heimshorna. Árið 1874 voru  meira en sextíu leiðangrar sendir frá sex löndum: Bretlandi, Bandaríkjunum, Frakklandi, Þýskalandi, Ítalíu og Hollandi. En betri tækni skilaði ekki þeim árangri sem vonast var til. Hið ljósfræðilega vandamál reyndist óleysanlegt; þvergönguna var ekki unnt að tímasetja með æskilegri nákvæmni. Önnur aðferð var líka reynd, þ.e. að mæla á ljósmyndum hve miklu munaði á stöðu Venusar á sólkringlunni séð frá mismunandi athugunarstöðum. En þegar staðan skyldi mæld, komust menn að raun um að rönd sólar var ekki skýrt mörkuð á myndunum, og dró það úr nákvæmninni. Með vandaðri úrvinnslu þvergöngumælinga fékkst þó sólarfjarlægðin 148,8 milljón km, sem er aðeins 0,5% frá réttri tölu. En aðrar aðferðir, jafngóðar eða betri, til að finna þessa fjarlægð, voru þá komnar til sögunnar, og þetta var í síðasta sinn sem þverganga Venusar var notuð í þeim tilgangi.

Myndin til vinstri sýnir "dropann" sem Venus virðist draga á eftir sér þegar hún fer inn fyrir sólröndina. Myndin er sniðin eftir teikningu sem gerð var við þvergönguna 1874. Þrátt fyrir miklar umræður hafa menn ekki orðið á eitt sáttir um skýringuna, en hún er að líkindum margþætt og tengist ferli ljóss  í lofthjúpi jarðar, sjónauka, myndavél og mannsauganu. Lofthjúpur Venusar kemur þar ekki við sögu.

Nokkrar af þeim ljósmyndum sem teknar voru af síðustu þvergöngu Venusar, árið 1882, hafa varðveist. Ein þeirra er sýnd hér. Hún var tekin í einum af átta leiðöngrum stjörnustöðvarinnar í Washington (U.S. Naval Observatory), en enginn veit með vissu hvar  hún var tekin. Þessi gamla mynd er á glerplötu og flestir smærri blettanna sem sjást á myndinni eru filmugallar eða óhreinindi. Einnig sjást línur sem notaðar voru til viðmiðunar í sjónaukanum. Nokkrar myndir sem teknar voru við sama tækifæri í Lick stjörnustöðinni á Hamiltonfjalli í Kaliforníu hafa verið settar saman í hreyfimynd sem sjá má hér.

Á 20. öld varð engin þverganga, en á þeirri öld sem nú er að líða verða tvær: árin 2004 og 2012. Báðar munu sjást frá Íslandi ef veður leyfir. Sú fyrri verður hin fyrsta sem sést í allri Evrópu frá byrjun til enda. Sú seinni verður sérkennileg hérlendis að því leyti að hún hefst að kvöldi dags áður en sól sest, og lýkur næsta dag eftir að sól kemur upp. Báðar verða í júnímánuði og munar litlu á dagsetningunum (8. júní og 5.-6. júní). Skýringin er sú, að 8 umferðartímar jarðar um sólu (8 ár) eru næstum því jafnlangur tími og 13 umferðartímar Venusar. Þess vegna lætur nærri að Venus sé á sama stað á himni á sama mánaðardegi eftir átta ár. Þetta er jafnframt skýringin á því að þvergöngur geta orðið með átta ára millibili. Samsvörunin er ekki svo nákvæm að menn geti séð þriðju þvergönguna eftir önnur átta ár. En eftir 243 ár verður ennþá nákvæmari endurtekning í göngu Venusar. Þvergangan 2004 er því eins konar endurtekning á þvergöngunni sem varð árið 1761, og þvergangan 2012 endurspeglar þvergönguna 1769. Allar voru þær í byrjun júnímánaðar. En hvað má þá segja um þvergöngurnar 1874 og 1882?  Þær voru báðar í byrjun desember og samsvöruðu þvergöngunum 1631 og 1639 (243 árum fyrr) sem líka voru í byrjun desember. Skýringin á tímasetningunum er sú, að júníþvergöngur verða þegar Venus gengur gegnum brautarflöt jarðar frá norðri til suðurs, en desemberþvergöngur verða þegar Venus gengur gegnum flötinn frá suðri til norðurs. Þetta gerist á andstæðum stöðum séð frá sól, og munar því hálfu ári á dagsetningunum. Tíminn frá síðustu þvergöngu (1882) til þvergöngunnar nú (2004) er 121½ ár, en tíminn frá næstu þvergöngu (2012) til þeirrar þarnæstu verður 105½ ár. Löngu biðtímarnir skiptast reglubundið á, svo að biðin milli þvergangna er fyrst 8 ár, svo 105½ ár, þarnæst 8 ár, síðan 121½ ár o.s.frv. Ef þessir fjórir biðtímar eru lagðir saman verður summan 243 ár, þ.e.  endurtekningartíminn sem fyrr var nefndur.

Myndirnar hér að ofan sýna hvernig Venus ætti að líta út í þvergöngunni 2004 séð frá Reykjavík. Þaðan séð hefst þvergangan kl. 05:19 og henni lýkur kl. 11:23. Myndin til vinstri sýnir Venus rétt eftir að hún er komin inn fyrir sólröndina (kl. 05:39), og myndin til hægri sýnir stöðuna þegar þvergangan er hálfnuð, kl. 08:22. Myndirnar snúa eins og venjulegar ljósmyndir þannig að brúnirnar fylgja lóðlínu á annan veginn en sjóndeildarhring á hinn veginn. Sólin er í lágt í norðaustri þegar þvergangan hefst en er komin hátt í suðaustur þegar henni lýkur. Tímarnir eru mjög svipaðir fyrir alla staði á Íslandi og munar hvergi meira en broti úr mínútu. Þegar horft er á myndirnar er rétt að hafa í huga að Venus er álíka stór og jörðin. Stærðarmunur Venusar og sólar er þó mun meiri en myndin gefur til kynna því að Venus í þessari stöðu er miklu nær okkur en sólin. Til að spanna þvermál sólar þyrfti meira en hundrað hnetti á borð við Venus.

Ef veður skyldi hamla athugunum frá Íslandi, geta áhugamenn væntanlega fylgst með þvergöngunni á Veraldarvefnum. Stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli (ESO) hefur sett upp vefsíðu í þessum tilgangi. Veffangið er http://www.vt-2004.org/central/. Rétt er að minna fólk á að horfa ekki í sólina án þess að augun séu varin með mjög dökku gleri (t.d. rafsuðugleri) eða dökkri filmu (svarthvít ljósmyndafilma er öruggari en litfilma). Glerið eða filman eru nægilega dökk ef hægt er að horfa án þess að finna fyrir ofbirtu, líkt og horft væri á tunglið. Erfitt gæti reynst að greina Venus án sjónauka, en lítill handsjónauki nægir. Öruggast er að láta sólarljósið falla gegnum sjónaukann  á hvítt spjald og skarpstilla sjónaukann uns myndin á spjaldinu verður skýr. Ef menn vilja reyna horfa beint á sólina með handsjónauka og deyfa ljósið með gleri eða filmu, verður að gæta ýtrustu varúðar og festa glerið eða filmuna sólarmegin á sjónaukann en ekki þeim megin  sem augað er. Til eru sérstakar ljóssíur sem ætlaðar eru til slíkra nota. 

Þ.S. 22. maí 2004. Síðast breytt 9. okt. 2004.

Almanak Háskólans