Auringonpimennys tapahtuu, kun kuu kulkee auringon edestä ja heittää varjon jonnekin maan päälle. Auringonpimennyksen mahdollisuudet riippuvat useista tekijöistä, jotka liittyvät näiden kolmen ruumiin liikkumiseen. Seuraamalla tätä monimutkaista liikettä tutkijat voivat ennustaa pimennyksen ajan, sijainnin, keston ja tyypin. Vuosittain tapahtuu kahdesta viiteen auringonpimennystä.
Pimennysten tyypit
Auringonpimennyksen kolme päätyyppiä ovat täydellinen, rengasmainen ja osittainen. Täydellinen pimennys tapahtuu, kun kuu on lähellä maata; sen ilmeinen levy taivaalla voi tukkia koko aurinkolevyn, kun se kulkee sen edestä. Rengasmainen pimennys tapahtuu, kun kuu on hieman kauempana maasta, niin että sen ilmeinen levy ei peitä koko auringon kiekkoa. Rengasmaisen pimennyksen aikana näemme silti osan auringon kiekosta kuun ympärillä. Osittainen pimennys tapahtuu, kun vain osa kuun kiekosta kulkee auringon edessä. Neljäs ja harvinainen tyyppi on hybridivarjutus. Hybridipimennys sisältää sekä täydellisen että rengasmaisen pimennyksen.
Kuun liike
Kun kuu pyörii maapallon ympäri, se kulkee ellipsinä. Kulloinkin se on vaihtelevasti lähempänä ja kauempana maasta. Kuun lähintä pistettä maapallolle kutsutaan perigeeksi. Sen kaukin kohta on apogee. Tämä etäisyyden vaihtelu vaikuttaa pimennyksen tyyppiin, jos sellainen tapahtuu. Perigeellä saatamme nähdä täydellisen pimennyksen, koska kuu on taivaalla suurempi. Apogeessa saatamme nähdä rengasmaisen pimennyksen, kun kuu näyttää pienemmältä.
Ekliptika
Ekliptika on taivaan viiva, jonka aurinkokuntamme elimet kulkevat. Näemme auringon liikkuvan ekliptikan yli. Kuun polku on kuitenkin hieman kalteva ekliptikkaan nähden. Se on vain suoraan auringon edessä kahdessa pisteessä, joissa sen polku leikkaa ekliptikan. Tämä on yksi syy siihen, ettemme näe auringonpimennystä jokaisessa uudessa kuussa.
Maan liike
Maapallo kiertää vastaavasti aurinkoa ellipsissä, joten myös taivaan aurinkolevy vaihtelee kooltaan. Kun maa on lähinnä aurinkoa, maa on perihelionissa. Kun maapallo on kauimpana auringosta, maa on afeelissä. Perihelionilla olemme todennäköisempiä todistamaan rengasmaista pimennystä. Aphelionissa voimme ehkä nähdä täydellisen pimennyksen.
Pimennysjaksot ja ennustus
Koska kaikki nämä elimet liikkuvat säännöllisesti, tutkijat voivat rakentaa syklisen pimennyskalenterin. Kolme määräävää tekijää tässä syklissä ovat aika uusien kuiden välillä, aika perigeesin välillä ja aika niiden hetkien välillä, jolloin kuu ylittää ekliptikan. Kaikki nämä kolme aikaväliä kohdistuvat 18 vuoden, 11 kuukauden ja 8 tunnin välein. Tätä ajanjaksoa kutsutaan Sarosiksi. Jokainen Saros kestää noin 12--13 vuosisataa ja tuottaa 69–86 erityyppistä pimennystä. Tyypillisesti noin 40 aktiivista Saros-sykliä on toiminnassa kerrallaan, mikä tarkoittaa vähintään kahta auringonpimennystä vuodessa. Korkeintaan viisi auringonpimennystä voi tapahtua vuodessa, vaikka tämä onkin melko harvinaista.