马克·安德森拥有天体物理学硕士学位，是《Discover》的特约撰稿人，
曾为《Discover》及许多其他出版物撰写过科学和历史文章。他的新书
《The Day the World Discovered the Sun: An Extraordinary Story of Scientific Adventure and the Race to Track the Transit of Venus》刚刚由Da Capo出版。
另请参阅保罗·雷伯恩关于研究金星对我们自己的星球能带来哪些启示的解释。
2004年日出时的金星凌日
星期二下午——对于北美、中美洲和南美洲部分地区的人们来说——金星将直接从太阳前方经过
长达七小时。这种罕见的景象被称为金星凌日，每十年发生两次，之后一百多年不再出现。但尽管它们转瞬即逝，过去的凌日现象却为我们了解在太阳系中的位置提供了宝贵的信息——而且，天文学家希望，这次凌日将有助于我们更深入地了解银河系中其他地方的行星。在18世纪60年代，当时一些顶尖的探险家和科学家合作进行了数十次跨越地球的探险活动来观测金星凌日。这些航行开启了库克船长
和测量员梅森
和迪克逊
传奇般的职业生涯。这些探险活动也代表了世界上第一个大型科学项目——当今大型强子对撞机和人类基因组计划的前身，在这些项目中，成百上千的国际社区为一个基本科学问题进行合作，推动人类知识的边界。当时，两个18世纪最伟大的科学和技术难题悬而未决：确定太阳到地球的距离以及如何在海上确定经度。凌日本身使天文学家能够成为行星际测量员，通过三角测量来计算太阳系中的距离。第一个问题得以解决。而观测凌日的航行——由于其环球航行的性质以及探险队携带的精确计时器和导航辅助设备——成为了第二个问题的完美试验场。因此，虽然从这些航海目的地进行的观测解决了第一个问题，但航行本身却帮助解决了第二个问题。天文学是当时必不可少的导航科学，它开创了导航领域，并预示着全球探险、贸易和征服的新时代。如今，太阳的距离已精确到小数点后几位，并且全球导航可以通过GPS轻松实现。但是，在6月5日美国东部夏令时下午6:10左右，世界各地的天文学家仍将把他们的望远镜对准今年的凌日现象，这一次的目标有所不同。我们几乎每周都在发现太阳系外的新行星。
已确认的系外行星约有770颗，而可能发现的行星数量是其三倍
，有待进一步研究。这是一片令人惊叹的银河系中的外星世界——尤其考虑到，仅仅在20年前，宇宙中已知的系外行星总数只有两颗
。在这份不断增长的列表中，天文学家希望找到哪些行星与我们自己的行星最相似——以及哪些可能拥有适合生命生存的条件。要了解这一点，他们不仅要确定每颗行星的大小或它离其恒星有多远，还要了解其大气层的成分。例如，金星的质量是地球的82%，大小是地球的95%，轨道距离是地球的72%。因此，仅凭这些数据，地球和金星可能看起来是近亲，甚至不像是双胞胎。但是，地球的大气层超过五分之一是氧气，其余大部分是氮气，而金星的大气层则超过95%是二氧化碳——这使得金星的日平均高温约为华氏870度（摄氏470度），远高于液态水或我们所知的生命生存的温度。因此，了解系外行星的大气层对于确定其宜居性至关重要。如今的金星凌日现象可以在现代系外行星搜索中发挥作用，正如18世纪的凌日现象对于理解我们自己的太阳系至关重要一样。当金星从太阳前方经过时，太阳光也会穿过金星大气层边缘的微小环状区域。在金星凌日期间，只有0.001%的太阳光穿过我们邻近的这个炙热行星的大气层到达地球。但将这0.001%的太阳光分离出来并详细检查将非常重要。当金星在凌日期间穿过太阳表面时，这0.001%的光会携带光谱特征——吸收线——作为其穿过金星大气层痕迹的微小纪念品。在2004年的凌日期间，一个由九名法国、瑞士、美国、西班牙和德国天文学家组成的团队通过检查这些吸收线发现
，不仅在金星大气层中发现了强烈的二氧化碳特征，甚至还发现了该行星表面不同高度的风速特征。他们从太阳系远处监视着金星的天气。2009年，美国宇航局发射了开普勒空间望远镜
，这是一台专门用于寻找系外行星的空间望远镜。开普勒执行着一种系外行星的监视任务，持续将它的视野对准天鹅座、天琴座和巨蛇座中的145,000颗恒星。它主要寻找在其主星前方凌日的系外行星。然后，天文学家对开普勒发现的候选系外行星进行后续研究。利用2004年金星凌日数据等观测作为指导，他们可以检查系外行星大气层的成分和特征——无论这些大气层在哪里被发现。利用本世纪两次金星凌日（一次发生在2004年，一次发生在今年）中开发的测试光谱技术——天文学家未来可能能够进行系外行星天气预报，不仅在太阳系范围内，而且在整个银河系范围内。2011年12月，九名美国和法国天文学家在一封写给《天文学与天体物理学》杂志的信中
敦促他们的同行们对本周的金星凌日进行仔细测量。“2012年6月的凌日将是一个独特的机会，”这些科学家指出，“来研究‘一颗长期以来被认为是地球的姐妹行星——[并]来区分凌日恒星的系外行星中类似地球和类似金星的大气层。’”就连哈勃空间望远镜，尽管它会因直接望向太阳而烧坏其光学元件，届时也将研究月球表面反射的太阳光
。哈勃也将通过它收集的光线来搜寻那0.001%的信号，其中包含金星大气层的痕迹。也许到下一次金星凌日，即2117年12月，凌日现象所揭示的当今问题将得以解决。银河系可能充满了类地行星，或者可能令人惊讶地荒凉：一切皆有可能。但一个深刻的事实依然存在。经过三个世纪的金星凌日观测，借助一颗近邻行星的帮助，许多事情都变得可以实现。凌日观测者指南 今年的金星凌日将于6月5日美国东部夏令时下午6:00左右开始，持续不到七个小时。美国宇航局已设立了一个网站
，提供有关凌日现象的观看地点和时间的更多信息。给希望观测金星凌日的人们一个警告：就像哈勃精密相机和光学设备一样，人眼直接看太阳可能会造成严重且永久的损伤。切勿这样做。（至关重要的是，如果您通过望远镜或双筒望远镜观看凌日现象，只有在设备上安装了太阳滤镜的情况下才可以这样做。太阳滤镜通常看起来像一块覆盖在望远镜或双筒望远镜前端的铝箔。）最好通过望远镜观测凌日现象。因此，对于大多数人来说，这意味着要寻找当地的天文俱乐部、学校或其他将设置设备观测凌日的团体。或者，如果您有#14焊工玻璃，用它来裸眼观测也足够了。还有简单的投影技术
，也可以使用针孔相机或双筒望远镜。
图片由Jimmy Westlake提供
