Venüs'ün Güneş'in önünden geçişi sırasında gözlemlenen kara damla etkisi, ta ki modern gözlemler söz konusu olayın gizemini çözene kadar, yüzyıllar boyunca astronomların açıklamakta güçlük çektikleri bir fenomen olarak akılları kurcalamaya devam etti.

Gökyüzüne dair görece daha ileri gözlemlerin yapılabildiği ilk zamanlarda, kara damla etkisi, Güneş Sistemi'nin gerçek ölçümlerinde bozulmalara ve sapmalara neden olmuştur. Edmund Halley öncülüğündeki 17. ve 18.  Yüzyıl astronomları sıklıkla, geçişin hem başlangıcı hem de bitişinde, Venüs sınırındaki siyah dairenin Güneş'in iç sınırlarına dokunduğu tam zamanları ölçmeyi denediler. Yapılan ölçümler, bazı basit geometri hesaplamarıyla birleştirildiğinde bize Güneş'e olan mesafeyi vermelidir. Fakat, kara damla etkisi kesin hesaplamalara dair ortada duran bir engel olarak varlığını sürdürüyordu. Böylelikle de Güneş ve Dünya arasındaki gerçek mesafeye dair ölçüm girişimleri hiç olmadığı kadar zorlu bir hal alıyordu.

19. Yüzyılda, Güneş'e olan uzaklık, başka yollarla daha tutarlı bir biçimde ölçülebilmiş, böylelikle bilimsel bir soru cevaplanabilmişken, bu durum bir başka bilimsel sorunun da ortaya çıkışına ön ayak olmuştu. Kara damla etkisinin ortaya çıkmasının nedeni nedir?

Soru, şaşırtıcı bir biçimde son derece tartışmalıydı ve 1761 yılındaki geçişten sonra bir sürü teorinin de ortaya atılmasına sebep oldu. Yüzyıllar boyunca ileri sürülen teoriler; Venüs'ün atmosferinden kaynaklı bir bulanıklaşmadan tutun da, göz merceğinin ya da lensin küresel bozulmasına (aberasyonuna), hatta bir nesnenin birkaç görüntüsünü algılamaya neden olan bir görme kusuru olan poliopiye kadar çeşitli açıklamaları barındırıyordu.

Bazı astronomlar, söz konusu fenomenin nedenine dair halâ tartışıyor olsa da, astronomide yaygın olarak kabulgören bir teori; kara damla etkisinin oluşması için üç şeyden söz ediyor. Ana sebep ise, ışığın kırılımıdır. İşaret parmağınızı ve baş parmağınızı parlak bir zeminin önünde birbirine doğru yaklaştırın ancak temas ettirmeyin. Oluşan gölgede siz esasen parmaklarınızı birbirine değdirmiyor olsanız bile gölgelerin birbirine temas ettiğini göreceksiniz. İşte bu durum, ışık dalgalarının, parmaklarınız arasından geçerken girişim ve bükülme oluşturduğu kırılım etkisidir.

Teleskoptaki kusurlar ve Dünya atmosferinden kaynaklanan bulanıklaşma, kara damla etkisini artırabilir. Aslında, modern optik ile birleştirilmiş iyi bir görüş, kara damla etkisini neredeyse tamamen ortadan kaldırabilir. Eğer ki bir kara damla görmek istiyorsanız, kötü bir optiğin sizin amacınıza son derece yardımcı olacağını söyleyebiliriz.

Kara damla etkisinin doğru şekilde test edilmesi ise, 1999 yılında Merkür'ün Güneş'in önünden geçişi sırasında yapılabildi. Williams College'dan astronomlar Jay M. Pasachoff ve Glenn Schneider, NASA'nın Geçiş Bölgesi ve Coronal Explorer'ı (TRACE) kullanarak bu olaya dair planlı bir gözlem için hazır halde bekliyorlardı. Merkür'ü, Dünya çevresinde bir yörüngede bulunan bir uydudan gözlemlemek; kara damla etkisine dair Dünya atmosferinin ve geçiş yapan gezegenin etkisini ortadan kaldırma noktasında son derece avantajlı bir gözlem imkanı sunuyordu. Fakat, ana sebep olan atmosfer bulanıklaştırması ortadan kaldırılmasına rağmen kara damla etkisi yine gözlemlendi. Kırınım ve mükemmel olmayan teleskop optikleri etkinin tam olarak açıklanabilmesi için yeterli değildi.

Dolayısıyla, Pasachoff ve Schneider, Güneş'in sınırındaki kararma olan sınır kararmasını (limb darkening) hesaba katmak zorundaydılar. Güneş bir gaz topudur, dolayısıyla "sınırı" belli belirsizdir. Güneş diskinin hemen dışı siyah görünse de, orası boşluk değildir, nispeten daha soğuk olduğu için karanlık görünen gazla dolu bir bölgedir.

Bu nedenle gittikçe daha az gazın olduğu sınıra doğru bakarsanız kararmanın giderek arttığını görürsünüz. 2004 yılındaki Venüs geçişinin TRACE gözlemleri sınır kararması etkisini doğruladı.