Himmelsmechanik der Venustransits

Die Planeten Merkur und Venus kreisen innerhalb der Erdbahn um die Sonne. Deshalb sind zum einen ihre Umlaufzeiten kürzer als diejenige der Erde und zum anderen überholen sie die Erde in regelmäßigen Abständen auf der Innenbahn. Die Venus braucht für einen Umlauf um die Sonne 224.70 Tage. Da die Erde sich auch recht flott auf ihrer Bahn weiterbewegt, dauert es 583.92 Tage bis sie von der Venus wieder eingeholt wird. Diese knapp 584 Tage sind die Zeitspanne zwischen 2 Unteren Konjunktionen und werden als synodische Umlaufperiode bezeichnet. Obwohl die Venus dabei zwischen Sonne und Erde hindurch zieht, kommt es nicht bei jeder Unteren Konjunktion zu einem Venustransit. Der Grund hierfür ist, dass die Bahnebene der Venus gegen die Bahnebene der Erde (Ekliptik) um 3.4 Grad geneigt ist. Daher befindet sich Venus von uns aus gesehen in Unterer Konjunktion zumeist ober- oder unterhalb der Sonne.

Nur wenn Venus bei der Unteren Konjunktion im Kreuzungspunkt (Knoten) der beiden Planetenbahnen steht, kann sie vor der Sonne herziehen. Da die Sonne einen scheinbaren Durchmesser von etwa einem halben Grad besitzt, gibt es eine gewisse Toleranz. Wenn die Untere Konjunktion maximal 1.6 Tage vor oder nach der Knotenpassage erfolgt, kann ein Transit stattfinden. Da es 2 Bahnknoten gibt und die Planetenbahnen nahezu unbeweglich im Raum stehen, ergeben sich 2 Zeitfenster von jeweils 3.2 Tagen um den 7. Juni und um den 9. Dezember, in denen eine Untere Konjunktion zum Transit führen kann. Dies war zuletzt am 8. Juni 2004 der Fall. Nun ist es so, dass 5 synodische Umläufe der Venus (5 * 583.92 = 2919.6 Tage) fast genau 8 Erdumläufen (8 * 365.25 = 2922 Tage) entsprechen. Diese 8jährige Periode war bereits den Maja, Azteken und noch früher den Babyloniern bekannt, welche sie als Ishtar-Periode bezeichneten. Aufgrund der Ishtar-Periode findet fast genau 8 Jahre nach der Unteren Konjunktion vom 08.06.2004 am 06.06.2012 erneut eine statt und wiederum kommt es zu einem Venustransit. Schauen wir in die Zukunft, so gibt es nach weiteren 8 Jahren, am 03.06.2020 wiederum eine Untere Konjunktion, aber keinen weiteren Transit. Der Grund dafür ist, dass 5 synodische Umläufe der Venus eben nur fast genau 8 Erdjahren entsprechen. Alle 8 Jahre treten die Konjunktionen etwa 2.4 Tage früher ein. Da das Zeitfenster für einen Venustransit aber nur 3.2 Tage lang ist, können nicht mehr als 2 Transits im Abstand von 8 Jahren stattfinden. Wenn die Konjunktionen alle 8 Jahre 2.4 Tage früher eintreten, erreichen sie erst nach etwa 1200 Jahren wiederum das Transitfenster. Trotzdem sind die Zeitabstände zwischen 2 Transitpaaren deutlich kürzer, denn es gibt ja noch ein zweites Zeitfenster für Transits am anderen Bahnknoten im Dezember. Zudem rücken auch die anderen 4 Unteren Konjunktionen nach jeweils 8 Jahren um 2 Tage nach vorne. Somit gibt es in 1200 Jahren nicht nur 2, sondern 2*2*5 = 20 Chancen für einen Transit. Wir sprechen hier ausdrücklich von Chancen, denn wenn ein Transit genau in die Mitte eines der beiden Zeitfenster fällt, verfehlt die Venus 8 Jahre davor und danach die Sonne. Die Halbbreite des Transitfensters ist mit 1.6 Tagen kürzer als die 2.4 Tage, um die die Unteren Konjunktionen nach jeweils 8 Jahren früher eintreten.

Juni- und Dezember-Transits wechseln sich ab. Das Venus-Pentagramm zeigt, dass als nächstes - am 11.12.2117 - die Untere Konjunktion, welche in unserer Zeit im Januar stattfindet (zuletzt am 13.01.2006) ein Transitfenster erreichen wird, nämlich das im Dezember. Nach einem weiteren Dezember-Transit am 08.12.2125 erreicht im Jahr 2247 die Untere Konjunktion, welche momentan in den August fällt (zuletzt 18.08.2007) das Juni-Fenster. Somit ergibt sich die bekannte Wiederholungsperiode von 243 Jahren für gleichartige Transits. Dass zwischen dem zweiten Juni-Transit und dem ersten Dezember-Transit 105.5 Jahre, zwischen dem zweiten Dezembertransit und dem nächsten Juni-Transit aber 122.5 Jahre vergehen, hängt damit zusammen, dass die Bahnen der beiden Planeten - insbesondere die Erdbahn - nicht perfekt kreisförmig, sondern leicht elliptisch sind.
Schauen wir uns die Termine der Juni-Transits im 23. Jahrhundert genau an, so liegt der 11.06.2247 eindeutig außerhalb des eingangs definierten Transitfensters. Über einen so langen Zeitraum macht sich bemerkbar, dass die Planetenbahnen zwar nahezu, aber nicht gänzlich unbeweglich im Raum stehen. Unter dem gravitativen Einfluss der Sonne und der anderen Planeten vollführt die Venusbahn in 63220 Jahren eine komplette Drehung ihrer Knotenlinie. Die Folge ist, dass sich die beiden Transitfenster in etwa 173 Jahren um jeweils einen Tag nach hinten verschieben.

Auch der Merkur kann vor der Sonne herwandern. Für Merkurtransits gibt es ebenfalls 2 Zeitfenster, welche in unserer Zeit um den 9. Mai und um den 11. November zentriert sind. Die Himmelsmechanik der Merkurtransits ist im Detail komplizierter als die der Venustransits, weil Merkur eine deutlich elliptischere Umlaufbahn besitzt. Auch diese führt eine Knotendrehung durch, weshalb sich die Zeitfenster für Merkurtransits ebenfalls verschieben; hier dauert es etwa 30000 Jahre, bis sie einmal durch das irdische Kalenderjahr gewandert sind.
Da sich die Transitfenster von Merkur und Venus mit unterschiedlicher Geschwindigkeit verschieben, können sie über sehr lange Zeiträume betrachtet auch einmal zusammenfallen. Dann besteht die Möglichkeit, dass Merkur und Venus gleichzeitig vor der Sonnenscheibe stehen. Die Berechnung, ob und wann dies tatsächlich passiert, ist kompliziert, denn bei den betrachteten Zeiträumen muss z.B. auch berücksichtigt werden, dass die Planetenbahnen selber sich verformen, d.h. ihre Elliptizität zu- oder abnimmt. Doch dank moderner Rechnerpower haben Jan Meeus und Aldo Vitagliano im Jahr 2004 tatsächlich 2 Termine für Simultantransits in einer für uns unvorstellbar fernen Zukunft ermittelt: in den Jahren 69163 und 224508.

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