W XVIII wieku astronomia i nawigacja mierzyły się z fundamentalnym problemem: brakowało dokładnej znajomości odległości Ziemi od Słońca, czyli fizycznej wartości jednostki astronomicznej (AU). Choć prawa Keplera pozwalały precyzyjnie określić względne proporcje orbit planetarnych, brakowało bezwzględnego wzorca w kilometrach lub milach.
Przełomową metodę zaproponował w 1716 roku Edmund Halley – dostrzegł, że wykorzystując zjawisko paralaksy podczas tranzytu planety dolnej, można rozwiązać ten problem geometrycznie. Rejestracja dokładnych momentów wejścia i zejścia Wenus z tarczy słonecznej ze skrajnie oddalonych stacji pomiarowych na Ziemi miała dostarczyć danych do trygonometrycznego wyliczenia odległości do Słońca. Ponieważ kampania obserwacyjna z 1761 roku przyniosła niejednoznaczne rezultaty, cała nadzieja środowiska naukowego spoczęła na zjawisku z 3 czerwca 1769 roku.
Czytaj także: Pod powierzchnią Wenus coś się rusza. Ale jak to zbadać, jeśli każdy lądownik ginie w mgnieniu oka?
Jednym z najważniejszych punktów na mapie obserwacyjnej stało się Tahiti. Dowództwo nad misją powierzono Jamesowi Cookowi – nie tylko doświadczonemu oficerowi marynarki, lecz także znakomitemu kartografowi i matematykowi. Towarzyszyli mu astronom Charles Green oraz botanik Daniel Solander. Gdy nadszedł dzień tranzytu, niebo nad Pacyfikiem było idealnie przejrzyste. Sukces wydawał się pewny, jednak w kluczowych momentach drugiego i trzeciego kontaktu – czyli wewnętrznej styczności ciemnej tarczy planety z krawędzią fotosfery – doszło do zjawiska, które Cook opisał w dzienniku jako „zmierzchowy cień”.
Sylwetka Wenus nie oderwała się gładko od brzegu Słońca. Zamiast geometrycznego punktu styczności obserwatorzy ujrzeli ciemne, wydłużające się przewężenie, które łączyło planetę z tłem kosmosu niczym rozciągająca się kropla cieczy. Optyczna iluzja uniemożliwiła jednoznaczne określenie dokładnej sekundy kontaktu. Kiedy Cook, Green i Solander zestawili swoje notatki, okazało się, że różnice w pomiarach czasu były tak znaczące, iż uzyskane dane nie nadawały się do rzetelnej redukcji astrometrycznej.
Przez stulecia zjawisko czarnej kropli (ang. black drop effect) tłumaczono obecnością gęstej atmosfery Wenus. Współczesna astrofizyka zweryfikowała jednak ten pogląd. Zjawisko to jest w rzeczywistości złożonym artefaktem optycznym powstającym na styku dyfrakcji w aperturze teleskopu, zjawiska pociemnienia brzegowego tarczy słonecznej oraz seeingu atmosferycznego Ziemi. Koronnym dowodem stały się obserwacje tranzytów pozbawionego atmosfery Merkurego – w tym rejestracje prowadzone bezpośrednio z teleskopów kosmicznych poza zakłóceniami ziemskiego powietrza, gdzie efekt nadal się pojawia, choć w znacznie mniejszej skali.
Czytaj także: Gigantyczne pierścienie w atmosferze Wenus stanowią klucz do rozwikłania jednej z największych zagadek tej planety
Dla Cooka, słynącego z bezwzględnego profesjonalizmu i skrupulatności, bezużyteczność danych z Tahiti była bolesnym ciosem. Po zakończeniu obserwacji kapitan otworzył zapieczętowane instrukcje Admiralicji, nakazujące mu żeglugę na południe w celu weryfikacji hipotezy o istnieniu mitycznego kontynentu Terra Australis. Cook wykonał zadanie: udowodnił, że nieznany ląd nie sięga umiarkowanych szerokości geograficznych, a Nowa Zelandia składa się z dwóch odrębnych wysp. Mimo to uznał, że dotychczasowy dorobek ekspedycji nie uzasadnia w pełni jej ogromnych kosztów finansowych i logistycznych.
Kierowany chęcią zrehabilitowania misji, podjął samowolną decyzję o skierowaniu okrętu na zachód, ku wschodniemu brzegowi Nowej Holandii – obszarowi, którego dotąd żaden Europejczyk dokładnie nie zbadał. Szczegółowe mapy sporządzone przez Cooka oraz entuzjastyczne raporty przyrodnicze z Zatoki Botanicznej skłoniły brytyjską koronę do założenia tam kolonii niespełna dwie dekady później. W ten sposób nieprzewidziana wada optyczna XVIII-wiecznych teleskopów bezpośrednio zaważyła na geopolitycznym podziale globu.
