Napfogyatkozás történik, amikor a hold elhalad a nap előtt, és árnyékot vet valahova a Földre. A napfogyatkozás esélye számos tényezőtől függ, amelyek e három test mozgásával kapcsolatosak. Ennek a bonyolult mozgásnak a követésével a tudósok megjósolhatják a napfogyatkozás idejét, helyét, időtartamát és típusát. Évente kettő és öt napfogyatkozás következik be.
A napfogyatkozások típusai
A napfogyatkozás három fő típusa teljes, gyűrűs és részleges. Teljes napfogyatkozás akkor következik be, amikor a hold közel van a Földhöz; látszólagos korongja az égen elzárhatja a nap egész korongját, amikor elhalad előtte. Gyűrűs napfogyatkozás történik, amikor a hold kissé távolabb van a Földtől, úgy hogy látszólagos korongja nem fedi le a nap teljes korongját. Gyűrűs napfogyatkozás során a Nap korongjának egy részét még mindig a Hold körül látjuk. Részleges fogyatkozás akkor következik be, amikor a hold korongjának csak egy része halad el a nap előtt. A negyedik és ritka típus a hibrid napfogyatkozás. A hibrid napfogyatkozás magában foglalja a teljes és a gyűrűs napfogyatkozást is.
A Hold mozgása
Amint a hold a Föld körül forog, ellipszisben halad. Bármikor változóan közelebb és távolabb lesz a Földtől. A Hold Földhöz legközelebbi pontját perigeének nevezzük. Legtávolabbi pontja az apoge. Ez a távolságváltozás hatással van a napfogyatkozás típusára, ha megtörténik. A perigeénél teljes napfogyatkozást láthatunk, mert a hold nagyobb lesz az égen. Apogeénál gyűrűs napfogyatkozást láthatunk, mivel a hold kisebbnek tűnik.
Az ekliptika
Az ekliptika az égen az a vonal, amelyet naprendszerünk testei kereszteznek. Látjuk, hogy a nap áthalad az ekliptikán. A Hold útja azonban kissé ferde az ekliptikához képest. Csak közvetlenül a nap előtt áll abban a két pontban, ahol útja keresztezi az ekliptikát. Ez az egyik oka annak, hogy nem látunk napfogyatkozást minden újholdkor.
A Föld mozgása
A Föld hasonlóan a nap körül egy ellipszis körül kering, így az égen lévő napkorong mérete is változó. Amikor a Föld a legközelebb van a naphoz, a Föld perihéliumban van. Amikor a Föld a legtávolabb van a naptól, a Föld az aféliónál van. A perihelionnál jobban szeretünk tanúja lenni egy gyűrűs napfogyatkozásnak. Aphelionnál talán láthatunk teljes napfogyatkozást.
Eclipse ciklusok és jóslat
Mivel ezek a testek mind szabályosan mozognak, a tudósok elkészíthetik a ciklikus napfogyatkozási naptárat. A ciklus három meghatározó tényezője az újholdak közötti idő, a perigeek közötti idő és az olyan pillanatok közötti idő, amikor a hold átlépi az ekliptikát. Mindhárom intervallum 18 év, 11 hónap és 8 óránként igazodik. Ezt az időciklust Sarosnak hívják. Minden Saros nagyjából 12-13 évszázadon át tart, és 69 és 86 különböző típusú fogyatkozást produkál. Jellemzően egyszerre körülbelül 40 aktív Saros-ciklus van érvényben, ami évente legalább két napfogyatkozást jelent. Legfeljebb öt napfogyatkozás fordulhat elő egy év alatt, bár ez meglehetősen ritka.