A leghíresebb rajzokat valószínűleg a Cook-expedíció két fő észlelője, maga Cook kapitány és a csillagász Charles Green készítette, melyeken feltűnő, a bolygókorong harmadát, negyedét kitevő fekete csepp látszik. Az 1874-es és 1882-es átvonulások alatt készült fotók mindenki számára meggyőzően mutatták a jelenség valódiságát, melynek fizikai okai annak ellenére is sok vitát váltottak ki, hogy több száz évre visszanyúlnak a megfigyelések. Sokan sokféleképpen próbálták megmagyarázni a fekete csepp kialakulását, a legnépszerűbb elképzelések szerint a bolygókorong peremén fellépő fényelhajlás (diffrakció), esetleg a vastag vénuszlégkörben fellépő fénytörés (refrakció) lehet az ok, ugyanakkor egyesek sima optikai illúziónak tekintették a jelenséget.

Lalande és Messier már 1769-ben felvetette, hogy a légköri nyugtalanság, a seeing képelkenő hatása is legalább részben felelős lehet, ám meglepő módon egészen a legújabb időkig hiányzott az egyértelmű magyarázat.

2001-ben Bradley Schaefer újra megvizsgálta a kérdés elméleti vonatkozásait, és arra a következtetésre jutott, hogy valóban a seeing lehet a fő felelős, a diffrakciós és refrakciós hatások pedig elhanyagolhatóan kicsik. Kiváló lehetőséget adott az elmélet ellenőrzésére az 1999-es Merkúr-átvonulás, melyet több űrbéli eszköz észlelt, köztük a Transition Region and Coronal Explorer (TRACE) szonda is. Fontos szempontok: a Merkúrnak nincs légköre, azaz a refrakciós hatások nem lépnek fel; az űrből végzett méréseket nem terheli a földi légköri seeing, így ha a "fekete cseppet" nem csak a seeing okozza, az egyéb hatások leválaszthatóak a légkörön túli képek analízisével. Glenn Schneider (Steward Observatory) és két kollégája pontosan ezt csinálta, az 1999. november 15-i átvonulásról készített TRACE felvételek alapján (Schneider, G., Pasachoff, J.M., Golub, L., 2004, TRACE observations of the 15 November 1999 transit of Mercury and the Black Drop effect..., Icarus, megjelenés előtt).

Balra: közelkép a Merkúr korongjáról és a "fekete cseppről", jobbra: intenzitástérkép a finomszerkezet kihangsúlyozására Lent: Az 1999. november 15-i Merkúr-átvonulás a TRACE szonda képein

A TRACE fő műszere egy 30 cm-es teleszkóp, mellyel fehér fényben (120 és 960 nm között) is lehet közvetlen napképeket készíteni. A Merkúr 9"86-es korongját a műszer kb. 20 pixel átmérőre képezte le. Ötven darab 3,2 ms expozíciós idejű képet választottak ki a vizsgálathoz a napperem első belső érintésére központosítva. Puszta rátekintésre is látszik, hogy halványan, ám mégis egyértelműen kivehető a "fekete csepp" a két korongperem között. Ha ránagyítunk egy részképre, majd intenzitástérképet készítünk, akkor pedig a jelenség finomszerkezete is előtűnik. Azaz egyértelmű, hogy bolygólégkör nem szükséges a "fekete csepp" kialakulásához, illetve a seeing hiánya sem tünteti el teljesen.

Schneiderék részletes képmodellezést végeztek, hogy kiderítsék a "fekete csepp" receptjének legfontosabb összetevőjét. A modellezés során végigkövették egy kép kialakulását: (1) a napkorong inhomogén megvilágítást adó háttere előtt (2) elvonul a Merkúr sötét korongja, (3) ami áthalad a leképező műszeren, melynek ún. átviteli függvénye beépül a végső kép szerkezetébe. Eredményeik szerint ezek közül a legfontosabb tényező a napkorong peremsötétedése, ami miatt a Merkúr megvilágítása aszimmetrikus a napkorong középpontja felől tekintve. Mivel a TRACE átviteli függvénye viszonylag kis torzítást visz be a képbe, ezért a "fekete csepp" jóval gyengébb, mint a földfelszíni távcsövekben. Ez utóbbiaknál a peremsötétedés által okozott alapjelenséget a seeing erősíti fel a megfigyelt mértékben. Számításokat végeztek a diffrakciós jelenségekről is, melyek erőssége több nagyságrenddel kisebbnek adódott a peremsötétedés hatásánál. Így több mint 340 évvel az első rajzok elkészítése után végre tisztázódni látszik, hogy hogyan is jön létre a bolygóátvonulások látványos kísérője, a "fekete csepp" jelenség.

Dr Kiss László