Une fois que l'on a admis le système héliocentrique, les lois de Kepler permettent de déterminer les distances relatives au Soleil de tous les corps qui gravitent autour de lui. Mais quelles sont leurs distances réelles? Quelle est la taille du système solaire. Les rares passages de Vénus devant le disque solaire ont fourni aux astronomes un moyen (excellent, au moins sur le papier) de mesurer la parallaxe du Soleil, qui revient à évaluer sa distance réelle de la Terre. A partir de là, toutes les autres distances pouvaient être calculer. Ces transits de Vénus ont lieu par paires, séparées par un intervalle de plus de cent ans. On comprend dès lors que ces événements aient attendus avec impatience. Des grandes expéditions ont été mises sur pied pour les observer. Les astronomes ont également pu mettre à profit ces précieux événements pour tenter d'observer l'enveloppe atmosphérique de Vénus. 

Dates clés :

1639  - Première observation attestée d'un transit de Vénus devant le Soleil.

1761, 1769, 1874, 1882 - Grandes expéditions à travers le monde pour observer les passages suivants afin de mesurer la parallaxe du Soleil.

Les passages de Vénus devant le disque solaire peuvent, contrairement à ceux de Mercure, être observés à l'oeil nu. Ces passages sont observables, soit au lever ou au coucher du Soleil, soit à travers le brouillard, comme une petite tache noire bien ronde. Le fait seul de suivre régulièrement le cours d'une planète, et a fortiori d'en guetter ses passages devant le Soleil, dénote une organisation astronomique plus avancée qu'on ne serait porté à le penser pour les époques les plus reculées. Il existe cependant quelques indices qui pourraient y laisser croire.

Sur une tablette babylonienne que l'on fait remonter au XVII^e siècle avant notre ère, on remarque des observations de Vénus faites à cette époque, et notamment le fragment suivant : 

La planète Vénus
Elle passa à travers
...... Le Soleil
A travers la face du Soleil.

Kepler est le premier a avoir prédit un transit de Vénus devant le Soleil. Cela devait se produire le 4 décembre 1631, soit environ un mois après le transit de Mercure. On constatera bien ce dernier, le 7 novembre. Mais le passage de Vénus ne peut cependant pas être observé. On sait aujourd'hui que c'est parce qu'en Europe, il faisait nuit au moment de son déroulement. "Mercurius in Sole visus et Venus invisa", écrit Gassendi d'autant plus déçu qu'il s'accorde avec Kepler pour penser que la prochaine opportunité ne se présentera pas avant 1761. Mais Jeremiah Horrocks va comprendre dès 1636 [a] (il n'a alors que 17 ans) qu'un second cycle décalé de huit ans par rapport au premier existe aussi, et que finalement, l'événement va se reproduire huit ans plus tard. Mieux, il pourra cette fois être observé d'Angleterre peu de temps avant le coucher du Soleil. Cependant, Horrocks n'ayant averti personne, à l'exception de son ami William Crabtree, les deux jeunes gens seront les seuls à pouvoir observer ce premier passage de Vénus de l'ère télescopique. 
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Il va s'avérer que ces transits ne représentent pas seulement un spectacle rare. Les astronomes vont très vite leur trouver une grande utilité. Ils connaissent, depuis Kepler, les distances relatives des objets qui gravitent autour du Soleil. Elles se déterminent simplement par la troisième loi de Kepler, à partir des périodes de révolution. Et, sachant cela, la détermination absolue d'une seule de ces distances doit permettre d'en déduire toutes les autres. Ainsi, en 1672, Cassini utilise-t-il la triangulation pour mesurer la distance de Mars en combinant des observations faites simultanément à Paris et à Cayenne par Richer et donne une première évaluation correcte de la taille du Système Solaire.

Plutôt que de mesurer l'angle qui sépare les deux trajectoires apparentes de la planète, observées depuis deux points éloignés de la Terre, Halley propose qu'on chronomètre les temps correspondant à ces trajets. Le procédé, beaucoup plus précis qu'une simple mesure d'angles, doit permettre de déduire la longueur des trajectoires apparentes sur le disque solaire, puis leur distance angulaire et, enfin, de déterminer des distances réelles. Et cette méthode sera appliquée quatre fois : le 6 juin 1761, le 3 juin 1769, le 9 décembre 1874 et le 6 décembre 1882, qui a correspondu au dernier passage de Vénus, avant les deux du XXI^e siècle : le 8 juin 2004 et le 5-6 juin 2012. (Mais dans leurs cas il y a belle lurette que la distance de Vénus et du Soleil sont connues précisément).
 

La rareté de ces transits, ajoutée à l'importance astronomique qu'on leur a découvert, expliquent les efforts qui ont été faits pendant près de trois siècles pour les observer. De grandes expéditions ont été mises sur pied dès le passage de 1761, pour que quelques astronomes puissent se rendre sur les lieux où ces passages étaient observables. Au préalable, il convenait de vérifier et de perfectionner la méthode proposée par Halley. A l'approche du passage, le premier soin des astronomes avait été de refaire les calculs. Trébuchet y rencontra des erreurs et des omissions, et les astronomes français exagérèrent l'importance d'une inadvertance qui ne diminuait en rien la gloire de Halley. Dans les Transactions philosophiques de Londres, au contraire, on s'efforçait d'amoindrir plus qu'il n'était juste la portée d'une correction utile, qu'on semblait voir avec déplaisir; les Anglais en profitèrent cependant aussi bien que les autres astronomes, et les calculs rectifiés servirent, dans toute l'Europe, à régler les stations adoptées. Puis montra qu'on peut beaucoup plus précisément que son prédécesseur définir les lieux où l'on devra se poster pour observer le passage dans sa totalité (le phénomène dure six heures environ). La Baie d'Hudson doit ainsi être écartée pour le passage de 1761. Les lieux les plus favorables s'avèrent être plutôt Tobol'sk, en Sibérie, et l'île de Sainte Hélène. Delisle à partir de cet instant va déployer un effort considérable pour mobiliser la communauté astronomique et préparer le programme d'observations requises.

1761 : La première grande collaboration scientifique internationale
Chappe d'Auteroche fut délégué à Tobol'sk, où il affronta l'hiver sibérien en compagnie d'astronomes de St Peterbourg, dont l'académie avait également envoyé des observateurs au Kamtchatka et en Chine. Maskelyne, fut pour sa part mandé à Sainte-Hélène. D'autres astronomes se rendirent en divers points qui se prêtaient eux aussi à l'observation : Pingré partit pour l'île Rodrigues (Océan indien), Le Gentil s'embarqua pour la côte de Coromandel en Inde, Mason vogua en direction de Sumatra, mais pour cause de guerre, il dut accoster au Cap de Bonne-Espérance; John Winthrop, de Harvard, se rend à Terre Neuve; l'académie des sciences de Stockholm délégua également des astronomes en Laponie, etc. D'autres astronomes partent du Danemark, d'Allemagne, de Hollande, du Portugal, au Italie, Au total 120 astronomes envoyés sur 62 sites sont mobilisés sur le terrain. Et cela constitue, comme le remarque R. J. Bray, le exemple d'une entreprise de collaboration scientifique internationale dans l'histoire.

Le transit de 1761 observé par Thorbern Bergman, à Upsala (Suède).

Une synthèse était nécessaire. Mais même ainsi, l'affaire se révéla décevante. Les calculs effectués au retour par Pingré, en France, donnèrent pour la parallaxe du soleil une valeur de 10" 1/2; et James Short (1710-1768), chargé des mêmes calculs en Angleterre trouva 8" 2/3. Même la rectification que Thomas Hornsby (un astronome d'Oxford) fit subir à cette dernière, et qui portait la valeur de la parallaxe solaire à 9" 3/4, ne s'accordait pas aussi bien qu'on l'aurait souhaité avec celle de Pingré. Une précision qui restait au demeurant bien éloignée des espérances de Halley. La difficulté, avec la méthode de Delisle, provenait d'une part d'une certaine imprécision dans la connaissance des longitudes terrestres, et d'autre part, de ce qu'il était extrêmement difficile de définir le moment exact de la fin de l'entrée (deuxième contact) et du début de la sortie (troisième contact) de Vénus du disque solaire. La méthode de Halley, plus fruste en apparence, mais plus, mais qui a également été utilisé, avait elle aussi ce dernier défaut, et elle lui en ajoutait un autre : l'observation devait se faire sur toute la durée du transit. Les emplacements favorables étaient alors encore plus limités, et surtout la météorologie devait se montrer favorable au moment de chacun des contacts répartis sur six heures.

L'effet de "goutte noire" est l'un des obstacles
qui s'opposent à la détermination exacte
de l'instant du contact. (dessin effectué en Australie,
lors du transit de 1874).

Selon Pingré, les lieux les plus favorables à l'observation du transit se situaient, pour le plus long en Laponie, et pour le plus court [e] dans le Pacifique sud, et plus particulièrement du côté de Pitcairn (devenue fameuse pour avoir abrité les mutinés de la Bounty), et une expédition fut envisagée dès 1767. Mais une invitation du gouvernement mexicain avait finalement convaincu les autorités françaises d'envoyer sa mission en Basse Californie. On y retrouvera Chappe d'Auteroche, qui avait déjà fait le voyage de Tobolsk, huit ans plus tôt, et qui va obtenir quelques-unes des meilleures mesures.

Un effort sans précédent fut également consenti en Russie sous l'impulsion de l'impératrice "éclairée" Catherine II (1729-1796). L'académie des sciences de St-Pétersbourg prépara six grandes expéditions (dirigées vers des points aussi difficiles d'accès à l'époque que Mourmansk ou surtout Yakoutsk, en en Sibérie orientale), impliquant aussi bien des astronomes russes qu'étrangers. Mais, pour suivre l'analyse qu'en fait H. Wolf, au delà de ce seul événement, la présence en Russie de savants, principalement britanniques et français, va puissamment accélérer le progrès des sciences dans le pays, et y ancrer définitivement une solide tradition scientifique, qui n'avait fait qu'être esquissée depuis le temps de Pierre le Grand..

Hornsby, pour sa part, a plaidé pour un retour à la méthode de Halley. Les lieux d'observation qu'elle suggère ne sont pas très différents des précédents, et l'astronome propose d'une part la Laponie, et d'autre part le nom de seize îles du Pacifique sud, situées entre les latitudes Sud de 4° et 21° et longitude Ouest 130° et 190°. Ce programme présenté par Short et Maskelyne à la Royal Society décidera d'un nouveau programme d'expéditions. On mentionnera seulement celle de William Bayly (1737-1810), futur compagnon de Cook lors de ses deuxième et troisième voyages, et Dixon partent à bord du Emerald pour la Norvège, le premier observera du Cap Nord, le second depuis Hammerfest, et l'expédition de Cook, (accompagné par l'astronome Charles Green) dans le pacifique Sud, à bord de l'Endeavour.

[e] La parallaxe, dans la méthode de Delisle était déduite de la différence de ces extrêmes, estimée par Pingré à 28 mn 34 s.

Le voyage de Cook, appartient sans doute bien à l'esprit des lumières, mais il possède déjà cette dimension besogneuse qui sera celle des sciences au XIX^e siècle. Et lors des transits suivants, de 1874 et de 1882, c'est bien un autre esprit qui va présider à leur étude. Sans compter qu'après plus d'une siècle les connaissances ont évolué, et les questions se sont déplacées. Les astronomes ont développé de nouvelles méthodes qui vont leur permettre de bien mieux déterminer la parallaxe du Soleil. L'une d'elles, par exemple, sera utilisée en 1900, qui mettra à profit le passage du circastéroïde Éros, en attendant les méthodes radar développées dans les années 1950. Reste que l'on va tout de même s'intéresser à ces deux nouveaux transits. Quelques uns, à l'exemple de George Airy, croient des progrès devaient être tout de même obtenus en ces occasions, ne serait-ce que du fait des progrès de l'instrumentation, de la chronométrie, et de l'utilisation de la photographie. Il n'en sera rien en définitive. Mais peu importe après tout, puisque l'aventure peut encore être au rendez-vous. Simplement, elle pourra revêtir désormais une dimension plus inattendue, et aussi plutôt éclairante sur les moeurs astronomiques du passé, à l'image de ce tour du monde à la Jules Verne qu'accomplissent, au siècle suivant, à l'occasion du passage de 1874 une équipe d'astronomes mexicains.

Si l'on veut commencer quelque part ce récit, c'est encore en 1769, et avec une autre expédition au dénouement dramatique, que l'on pourrait le faire. Alors que Le Gentil, manquait sont rendez-vous, une autre expédition destinée à suivre le passage de Vénus devant le Soleil avait mené dans l'extrême sud de la Péninsule californienne un groupe d'astronomes français, dirigé par l'abbé Jean Chappe d'Auteroche.

Plusieurs scientifiques mexicains créoles sont associés à l'entreprise, dont le curé José Antonio de Alzate et l'ingénieur des mines Joaquin Velazquez de Leon. Les observations destinées à évaluer la parallaxe du Soleil se déroulent normalement, mais Chappe et plusieurs membres de l'expédition meurent lors d'une épidémie qui a déjà tué les trois-quarts de la population sud-californienne. Tout ne sera pas pour autant perdu. Car cette visite va être l'occasion d'une sorte de naissance pour la frêle astronomie mexicaine : l'équipement laissé par les Français (deux lunettes achromatiques de Dollond) permet en particulier à Velazquez de Leon les premiers travaux géodésiques réalisés dans le pays; Alzate, pour sa part, dédie à l'analyse des phénomènes célestes son nouveau "télescope de 7 pieds 3 pouces [de focale], qui a un meilleur effet qu'une lunette de deux pieds"... Il étudie les occultations des satellites de Jupiter et se consacre aussi à des travaux théoriques (prévision de la comète de 1788) ou à l'explication d'un phénomène aussi exceptionnel sous les tropiques que la "lumière septentrionale [aurore boréale] de la nuit du 14 novembre 1789 entre 8 et 9 heures du soir".

C'est alors qu'un vieux compagnon de Juarez, le géographe Francisco Diaz Covarrubias, a une idée de génie : appeler Vénus à la rescousse. Selon lui, le nouveau passage de la planète devant le disque solaire, prévu le 9 décembre 1874, peut être l'occasion de sceller l'alliance du pouvoir Créole avec le pays. Dans l'ancien Mexique, la planète était identifiée au grand dieu Quetzalcoatl; Cortez en usurpant l'identité de ce-dernier (le dieu blanc et barbu apparu à l'Est à la place de Vénus, l'étoile blanche et barbue (parce que éblouissante et donc dotée d'aigrettes), qui elle aussi dans le mythe de Quetzalcoatl jaillissait de la mer orientale...), avait en même temps dépossédé les Indiens de leur Histoire et de leur fierté. Diaz Covarrubias, propose donc simplement de rendre Vénus au Mexique, et donc son identité au travers de son plus bel et puissant emblème. Pas question, bien sûr, ressusciter l'astrologie précolombienne. Quetzalcoatl est d'abord un symbole à usage politique; une manière d'éveiller un efficace outil de gouvernement : le sentiment national. Au fond, il s'agit de tirer franchement sur une ficelle que, trois siècles plus tôt, les missionnaires s'étaient contentés effleurer.

Tout cela est possible parce que cette fois, l'observation du transit de Vénus ne devra rien aux hasards de la géographie, mais à une décision politique. Il va falloir, en effet, aller à la rencontre de la planète et envoyer une expédition en Océanie ou en Extrême-Orient. Le 8 septembre 1874, seulement trois mois avant l'événement, Diaz Covarrubias soumet son idée à Lerdo de Tejada. Ses arguments font mouche. D'autant mieux que le Mexique cherche aussi une reconnaissance à l'extérieur de ses frontières, ne serait-ce que dans un domaine où son savoir faire est certain. On se souvient, en effet, à Mexico, que les données recueillies en 1761 par Velazquez de Leon avait été publiées aux côtés de celles de Chappe par l'Académie Royale des Sciences de Paris. Diaz Covarrubias forme donc son équipe et rassemble en un temps record tout ce que la jeune république peut fournir en équipements - c'est-à-dire deux lunettes zénithales, un théodolite, un télescope, un baromètre, deux chronomètres et des oculaires dotés de micromètres à haute précision. Le 18 septembre, c'est le départ.

A cause de l'état catastrophique des chemins entre la capitale et les ports de la côte pacifique, les cinq hommes de l'expédition Diaz Covarrubias empruntent un itinéraire pour le moins détourné : Mexico-Veracruz en train; traversée jusqu'à la Havane sur un vapeur français; embarquement sur un navire américain qui conduit les astronomes, sur qui plane une menace de mise en quarantaine sanitaire, jusqu'à Philadelphie, puis New-York. Franchissement des États-Unis en train, au milieu des pionniers de la Conquête de l'Ouest qui connaît alors son apogée (la ligne de L'Union and Central Pacific est ouverte depuis cinq ans à peine); arrivée à San Francisco où l'on se procure du matériel photographique, introuvable au Mexique, et enfin traversée mouvementée jusqu'au Japon. L'expédition arrive juste à temps pour obtenir les autorisations nécessaires et construire deux petits observatoires de bois (l'un à Yokohama, l'autre à Nogue-no-Yama, dans la zone internationale), puis faire installer une ligne télégraphique qui permet les contacts directs avec Jules Janssen, qui dirige l'expédition française à Nagasaki.

Le jour du transit de Vénus, les astronomes mexicains sont fin prêts. Contrairement aux Français et aux Américains (installés à Kobe), ils bénéficient de conditions météorologiques favorables et réalisent parfaitement leurs chronométrages. Mais pas question de souffler. Une nouvelle course contre la montre s'engage. Diaz Covarrubias part d'urgence pour Paris où son équipe est la première à publier des résultats; les Français attendront 1877, les Anglais, 1881, et les Russes, 1891. Vanité de savants? Plutôt nécessité de tirer au plus vite le maximum de dividendes d'une opération aux "limites des possibilités" un jeune pays. A Mexico en pleine effervescence, l'opposition prend déjà prétexte de l'expédition pour dénoncer la gabegie du régime....

Vénus n'empêchera pas le renversement de Lerdo de Tejada, pourtant le pari de Diaz Covarrubias est en fait gagné. L'expédition et la tempête politique qui l'a accompagnée marque profondément et durablement les esprits. Signe des temps, un débit de boissons de la capitale est baptisée, en toute sobriété, El Transito de Venus por el Disco del Sol. Mais surtout, le Mexique peut enfin s'instituer, aux yeux de tous, comme le dépositaire des anciennes civilisations astronomiques d'Amérique. Quetzalcòatl est revenu. Cette fois pour de bon. Et ceux-là mêmes qui l'avaient tant critiqué naguère aident maintenant à Diaz Covarrubias à créer l'Observatoire de Tacubaya, à Mexico, et concéder un véritable statut national à l'astronomie.

Le passage suivant de Vénus, celui de 1882, de nouveau observable depuis le Mexique, permettra de reprendre contact avec les astronomes français. Tacubaya devient ainsi un des dix-huit observatoires invités à participer à l'un des grands projets astronomiques internationaux de l'époque : l'établissement de la fameuse carte du ciel dont l'Amiral Mouchez, alors directeur de l'Observatoire de Paris, a été l'initiateur. Au début du XX^e siècle les astronomes de Tacubaya s'emploient également à tisser des liens avec leurs homologues américains. Le premier contact fut établi avec l'observatoire de Yerkes à la faveur, dit-on, des réductions de tarifs accordées par les compagnies de chemin de fer lors de la Foire Internationale de Saint-Louis, en 1904... Six ans plus tard, la Révolution mexicaine coupera cependant net cet élan. Les crédits, déjà rares, s'épuisent et Tacubaya doit même fermer quelques mois, en 1915, quand Mexico devient le champ de bataille de Pancho Villa et de ses cavaliers...

En bibliothèque - M. A. E., Tercentenary of the first observed transit of Venus,The Observatory, 1939. - Olin Eggen, Captain Cook and the transit of Venus, PASP, 1957. - J. R. Bray, Australia and the transit of Venus, Proc. ASA, 1980. - Marco Moreno, Viaje de la comision Mexicana al Japon para la observation del transito de Venus de 1874, in Historia de la astronomia en Mexico, 1986. - Allan Chapman, Jeremiah Horrocks, the transit of Venus and the "New astronomy" in early seventeenth-century England, Royal Astronomical Society meeting, 1990.