O trânsito de Vênus é a passagem astronômica do planeta Vênus diante do Sol, ocultando uma pequena parte do disco solar visto da Terra, um fenômeno que só é possível quando os três corpos celestres se encontram alinhados. Esta passagem é semelhante ao eclipse solar pela Lua. Apesar de o diâmetro de Vênus ser mais de três vezes maior que o da Lua, o planeta aparece bem menor durante o trânsito e viaja bem mais lentamente sobre a face do Sol, devido a sua maior distância em relação à Terra. O tempo da passagem é medido em horas; a ocorrência de 2012 teve a duração de 6 horas e 40 minutos.
Os trânsitos de Vênus estão entre os fenômenos astronômicos previsíveis menos frequentes. Ocorrem numa sequência que geralmente se repete a cada 243 anos, com pares de trânsitos espaçados de 8 anos, seguidos de longos intervalos de 121,5 e 105,5 anos. Esta periodicidade é reflexo do fato de que os períodos orbitais da Terra e Vênus mantêm ressonâncias próximas a 8:13 e 243:395. O trânsito de Vênus mais recente ocorreu entre os dias 5 e 6 de junho de 2012 (UTC) e foi o último do século XXI; o anterior a este deu-se em 8 de junho de 2004. O par anterior de trânsitos aconteceu em dezembro de 1874 e em dezembro de 1882 e o próximo será em 10 e 11 de dezembro de 2117 e em dezembro de 2125.
O fenômeno tem historicamente grande importância científica, já que foi usado para se chegar às primeiras estimativas realistas do tamanho do Sistema Solar. As observações de 1639, combinadas com o princípio da paralaxe, permitiram uma estimativa da distância entre o Sol e a Terra mais acurada do que qualquer outra até aquela época. O trânsito de 2012 trouxe para os cientistas um número de outras oportunidades de pesquisa, particularmente no refinamento de técnicas a serem utilizadas na busca de exoplanetas.
Vênus, com uma órbita inclinada em 3,4° em relação à da Terra, normalmente parece passar sob (ou sobre) o Sol no céu na conjunção inferior. Um trânsito ocorre quando Vênus atinge a conjunção com o Sol em um dos seus nós, na longitude em que Vênus passa pelo plano orbital da Terra (a eclíptica). Embora a inclinação entre esses dois planos orbitais seja de apenas 3,4°, Vênus pode estar a até 9,6° do Sol quando visto da Terra na conjunção inferior. Como o diâmetro angular do Sol é de cerca de meio grau, Vênus pode parecer passar sobre ou sob o Sol em mais de 18 diâmetros solares durante uma conjunção comum.
Sequências de trânsitos geralmente ocorrem num padrão que se repete a cada 243 anos, com trânsitos acontecendo com uma diferença de oito anos, seguida de um espaço de tempo de 121,5 anos, depois um espaço de oito anos e mais um longo espaço de 105,5 anos. O padrão se repete porque 243 períodos orbitais siderais da Terra (365,25636 dias, ligeiramente maior que o ano trópico) são 88 757,3 dias, e 395 períodos orbitais siderais de Vênus (224,701 dias) são 88 756,9 dias. Por isso, após este período, Vênus e Terra retornam praticamente ao mesmo ponto nas suas órbitas respectivas. Este período de tempo corresponde a 152 períodos sinódicos de Vênus.
O padrão 105,5 – 8 – 121,5 – 8 anos não é o único possível no ciclo de 243 anos, devido à pequena diferença entre os tempos em que a Terra e Vênus chegam ao ponto de conjunção. Antes de 1518, o padrão de trânsitos era 8 – 113,5 – 121,5 anos, e os oito períodos entre trânsitos antes do trânsito de 546 foram de 121,5 anos. O padrão atual continuará até 2846, quando será substituído pelo padrão 105,5 – 129,5 – 8 anos. Portanto, o ciclo de 243 anos é relativamente estável, mas o número de trânsitos e a época em que ocorrem dentro do ciclo variam com o tempo.
Antigos observadores indianos, gregos, egípcios, babilônios, maias e chineses conheciam Vênus e registraram os seus movimentos. Os gregos pensavam que as aparições noturna e matutina de Vênus se constituíam de dois objetos diferentes, Hesperus, a estrela da noite, e Phosphorus, a estrela da manhã. e credita-se a Pitágoras a compreensão de que ambos eram o mesmo planeta. Contudo, não há evidência de que qualquer dessas culturas sabia dos trânsitos. Vênus era importante para as antigas civilizações americanas, em particular para os maias, que o chamavam Noh Ek, a “Grande Estrela”, ou Xux Ek, a “Estrela Vespa”; eles corporificavam Vênus na forma do deus Kukulcán (também conhecido como ou relacionado a Gukumatz e Quetzalcóatl em outras partes do México). Os maias registraram o ciclo completo de Vênus no Códice de Dresden (livro maia pré-colombiano do século XI ou XII), mas, apesar do conhecimento preciso do seu curso, não há menção ao trânsito.
A par da sua raridade, o interesse científico original na observação de um trânsito de Vênus era que ele poderia ser usado para determinar a distância da Terra ao Sol e, a partir daí, o tamanho do Sistema Solar, empregando-se o método de paralaxe e a terceira lei de Kepler. A técnica envolvia fazer precisas observações das diferentes durações do trânsito em pontos bastante separados na superfície da Terra. A distância entre os pontos da Terra era então utilizada como base para calcular a distância até Vênus e o Sol por triangulação.
Embora por volta do século XVII os astrônomos pudessem calcular a distância relativa entre cada planeta e o Sol em termos da distância entre a Terra e o Sol (uma unidade astronômica), um valor absoluto preciso desta distância não havia sido determinado. Em 1627, Johannes Kepler tornou-se a primeira pessoa a predizer um trânsito de Vênus, ao prever o evento de 1631. Seus métodos não eram suficientemente precisos para prever que o trânsito não seria visível na maior parte da Europa e, como consequência, ninguém foi capaz de se preparar para observar o fenômeno.
Primeira observação científica europeia
A primeira observação científica de um trânsito de Vênus foi feita por Jeremiah Horrocks em sua casa em Carr House, Much Hoole, perto de Preston, na Inglaterra, em quatro de dezembro de 1639 (24 de novembro no calendário juliano então em uso na Inglaterra). Seu amigo William Crabtree também observou este trânsito em Broughton, perto de Manchester. Kepler tinha previsto trânsitos em 1631 e 1761 e uma aproximação em 1639. Horrocks corrigiu os cálculos de Kepler para a órbita de Vênus e percebeu que os trânsitos de Vênus ocorreriam em pares com oito anos de diferença, e com isso previu o trânsito em 1639. Embora estivesse incerto sobre a hora exata, ele calculou que o trânsito se iniciaria aproximadamente às 15 horas. Horrocks focou a imagem do Sol com um telescópio simples sobre um pedaço de cartão, onde a imagem poderia ser observada de forma segura. Depois de observar pela maior parte do dia, ele teve sorte em ver o trânsito, pois as nuvens que cobriam o Sol se dissiparam perto de 15h 15min, apenas meia hora antes do pôr-do-sol. As observações de Horrocks lhe permitiram fazer uma bem fundamentada estimativa do tamanho de Vênus, além da distância entre a Terra e o Sol. Ele estimou a distância entre o Sol e a Terra em 95,6 milhões de quilômetros, 0,639 UA – cerca de dois terços da distância correta de 149,6 milhões de quilômetros, mas um número mais preciso do que qualquer outro sugerido até aquela época. Entretanto, as observações de Horrocks só foram publicadas em 1661, bem depois da sua morte.
Em 1663, o matemático escocês James Gregory sugeriu, em sua Optica Promota, que observações de um trânsito de Mercúrio, em pontos bastante espaçados na superfície da Terra, poderiam ser usadas para calcular a paralaxe solar e portanto a unidade astronômica. Sabedor disso, o jovem Edmond Halley fez observações desse trânsito em 1676 em Santa Helena, mas ficou desapontado ao saber que havia somente mais uma observação do evento, e não ficou convencido de que o cálculo resultante da paralaxe solar em 45” era preciso. Em um trabalho publicado em 1691, e em um mais refinado em 1716, ele propôs que cálculos mais precisos poderiam ser feitos utilizando medidas de um trânsito de Vênus, embora o próximo evento deste tipo só fosse acontecer em 1761. Halley morreu em 1742, mas em 1761 numerosas expedições foram feitas para diversos lugares do mundo visando observar esses trânsitos, num exemplo pioneiro de colaboração científica internacional. Numa tentativa de observar o primeiro trânsito do par, cientistas e exploradores da Grã-Bretanha, Áustria e França viajaram para destinos ao redor do mundo, incluindo Sibéria, Terra Nova e Madagáscar. A maioria conseguiu ver pelo menos parte do trânsito, mas observações particularmente bem sucedidas foram feitas por Jeremiah Dixon e Charles Mason no Cabo da Boa Esperança.