Il fenomeno della goccia nera è un effetto della diffrazione degli strumenti ottici (da non confondere con la diffrazione atmosferica) osservabile ad esempio durante i transiti di Venere e in misura minore durante i transiti di Mercurio davanti al Sole.
Durante un transito astronomico , subito dopo il secondo contatto e subito prima del terzo contatto, una piccola lacrima nera appare per collegare il disco del pianeta con il bordo del lembo solare, rendendo impossibile datare con precisione questi due contatti. Ciò ha impedito di calcolare con precisione il valore della unità astronomica , quando Venere transita il XVIII ° secolo.
Il fenomeno, osservato per la prima volta durante un transito di Mercurio nel 1677, è stato a lungo attribuito alla densa atmosfera di Venere e considerato la prima testimonianza dell'esistenza di questa atmosfera.
Un esperimento di Charles Wolf al Collège de France nel 1874 stabilì che l' apertura dei telescopi e la qualità dell'ottica sono fattori di intensità del fenomeno, primo passo verso una corretta interpretazione del fenomeno mediante un effetto di diffrazione facilmente osservabile, per esempio osservando due dita che si avvicinano davanti a una fonte di luce. Una semplice spiegazione può essere trovata da Danjon e Couderc nel riferimento.
Qualsiasi strumento ottico fornisce un'immagine circolare di un punto luminoso, chiamato anche punto Airy , tanto più ampio quanto più piccolo è il diametro dello strumento. È una legge fondamentale dell'ottica, che deriva dalla natura ondulatoria della luce. Se applichiamo questa trasformazione (funzione di trasferimento) a tutti i punti dell'immagine teorica ideale di un piccolo disco nero tangente all'interno di un grande disco bianco, otteniamo una goccia nera.
In questa eccellente immagine ripresa dal telescopio solare della Royal Swedish Academy of Sciences durante il transito di Venere del 2004, nessun segno di una goccia nera: con uno specchio di 1 metro di diametro, il compito di Airy di un tale strumento (0,15 secondi d'arco) è piccolo rispetto al diametro apparente (~ 60 secondi d'arco durante un transito) di Venere e non genera un effetto "goccia nera".
Non ha quindi nulla a che vedere con l'atmosfera del pianeta in transito, ma dipende essenzialmente dalla risoluzione dello strumento utilizzato, e dalla qualità del cielo in cui viene effettuata l'osservazione (un cielo turbolento può accentuare il fenomeno). Gli strumenti di qualità sono ora ampiamente distribuiti, a costi che li rendono accessibili al maggior numero di persone; infatti, durante il transito di Venere da8 giugno 2004, molti osservatori hanno riferito di non aver osservato un fenomeno di goccia nera, o di minore importanza rispetto a quelli dei secoli precedenti.
Mentre il fenomeno e le sue cause sono conosciute e correttamente interpretate da decenni, il fenomeno black drop continua inspiegabilmente ad alimentare dibattiti e discussioni sulla sua presunta origine.
