V priebehu roka pozorujeme, ako sa poloha Venuše na oblohe badateľne mení. Deje sa tak preto, lebo jej dráha okolo Slnka je kratšia ako dráha Zeme a navyše sa po nej pohybuje o 5 km/s rýchlejšie. Preto zhruba každých 19 mesiacov predbieha Zem "po vnútornej strane dráhy", prechádza teda medzi Zemou a Slnkom (Obr. 1). Nie pri každom takomto predbiehaní však prechádza aj popred slnečný disk, lebo dráhy Zeme a Venuše sú navzájom sklonené o 3,4°. Keďže prienikom rovín dráh je priamka (uzlová priamka), prechod nastane len vtedy, ak sa obe planéty nachádzajú v jej tesnej blízkosti (Obr. 2). Táto pozícia sa opakuje v dvojiciach po 8 rokoch, ktoré od seba delia obdobia trvajúce striedavo 121,5 a 105,5 roka.

Obr. 1

Obr. 2

Časová postupnosť pozorovateľných prechodov a dĺžky periód medzi nimi

Geometria a uhly v okamihu stredu úkazu

Určenie presného okamihu prechodov vnútorných planét popred slnečný disk je záležitosť veľmi obtiažna. Na to, že takýto úkaz može vôbec nastať a že je ho možné aj pozorovať, upozornil vo svojich prácach začiatkom 17. storočia nestor a zakladateľ nebesnej mechaniky, Johannes Kepler (1571-1630). Po uverejnení Rudolfínskych tabuliek v roku 1627 dostal Kepler do rúk nástroj, ktorý mu umožnil určiť prechod Merkúra a Venuše popred slnečný disk. Oba úkazy mali nastať v roku 1631, 7. novembra (Merkúr) a 7. decembra (Venuša). Kepler sa síce prechodov nedožil, stihol však ešte zistiť, že tranzit Venuše je úkaz veľmi zriedkavý, ktorý sa opakuje každých 120 rokov.

Kepler sa nemýlil – prechod Merkúra popred slnečný disk 7. 11. 1631 pozoroval v Paríži astronóm Pierre Gassendi (1592-1655). Prechod Venuše však nastal už v noci 6.–7. decembra, pretože Rudolfínske tabuľky predsa len neboli až také presné. Ďalší tranzit Venuše predpovedal Jeremiah Horrocks (1619-1641) na nedeľu 4. 12. 1639 o 3. hodine popoludní (24. 11. 1639 podľa Juliánskeho kalendára). Táto predpoveď nebola v súlade s Keplerom predpovedanou 120-ročnou periodicitou.

V roku 1677 pozoroval Edmund Halley (1656-1742) na ostrove Svätej Heleny prechod Merkúra, ktorý nastal 7. novembra. Prišiel na spôsob ako touto metódou určiť slnečnú paralaxu (uhol pod ktorým by sme videli zo Slnka polomer Zeme, čo je ekvivalentné vzdialenosti Slnko – Zem), a tým aj vzdialenosť Zeme od Slnka. Keplerov tretí zákon totiž síce umožňuje odhadnúť veľkosť slnečnej sústavy, no neposkytuje žiadnu mierku.

Princíp slnečnej paralaxy

Výborný matematik Halley prišiel na to, ako paralaxu určiť z porovnávania časov prechodu Venuše z rôznych miest a rozdielnych zemepisných šírok. Z rozdielov doby prechodu sa totiž dá určiť paralaxa Venuše, a teda aj paralaxa Slnka. Halley pomocou svojej metódy (rozpracoval ideu Davida Gregoryho)predpovedal prechody na roku 1761 a 1769. Metóda pozostávala z merania času trvania medzi prvým a posledným vnútorným kontaktom Venuše so slnečným diskom najmenej z dvoch miest, ktoré majú čo najväčší možný rozdiel v zemepisnej šírke. Pre čo najpresnejšie meranie sú nutné vzdialené miesta a dobré určenie ich zemepisných súradníc: zo zemepisnej šírky sa určuje paralaxa planéty a zemepisná dĺžka slúži na synchronizáciu pozorovateľov.

V roku 1772 francúzsky astronóm Joseph-Nicolas Delisle (1688-1768) navrhol inú metódu, založenú na pozorovaní jednotlivých fáz prechodu (prvý alebo posledný vnútorný kontakt); táto metóda zvyšuje počet možných pozorovacích miest, z ktorých by bola daná fáza pozorovateľná.

Matematický aparát, popisujúci celú problematiku výpočtu predpovede tranzitu niektorej z vnútorných planét a následne umožňujúci výpočet slnečnej paralaxy, je pomerne zložitý. Vyplýva to najmä z nerovnomernosti pohybov jednotlivých zúčastnených telies i z toho, že okrem Slnka, Zeme a planéty (Merkúra či Venuše) do výpočtu treba zahrnúť aj gravitačné vplyvy ostatných telies v slnečnej sústave. Komplikácie potom prináša aj samotné meranie, na ktoré vplýva okrem nerovnomernej rotácie Zeme aj nepresnosť v určení polohy pozorovateľa a presnom stanovení okamihu jednotlivých kontaktov. Napriek tomu patrí tento problém medzi klenoty nebeskej mechaniky.

Projekcia dráh Venuše a Zeme do roviny ekliptiky

Dráhy tranzitu Venuše pozorované z rôznych miest na Zemi

Praktický postup výpočtu paralaxy publikoval L. Neslušan v roku 2004 v zborníku k projektu Venus transit 2004 vo forme dokumentu a aj ako prezentáciu.