Tylko niewielki procent ludzkości obserwuje, jak słońce znika za cieniem księżyca podczas całkowitego zaćmienia Słońca. Dzieje się tak, ponieważ umbra księżyca, najciemniejsza część jego cienia, podąża niezwykle długą, ale wąską ścieżką po powierzchni Ziemi. Gdy księżyc mija Słońce, cień szybko przemieszcza się na wschód, więc nieliczni szczęśliwi obserwatorzy mają tylko kilka minut na obserwację całkowitego zaćmienia.
Podstawy zaćmienia Słońca
Zaćmienie Słońca jest możliwe tylko podczas nowiu, kiedy księżyc znajduje się po tej samej stronie Ziemi co Słońce. Zaćmienie nie zdarza się jednak przy każdym nowiu, ponieważ orbita księżyca jest nachylona w stosunku do ekliptyki – płaszczyzny orbity Ziemi wokół Słońca. Księżyc w nowiu musi przecinać ekliptykę, a przynajmniej być bardzo blisko niej. Kiedy tak się dzieje, jej cień, czyli umbra, przecina Ziemię, a ciemność spływa na te miejsca w jej wnętrzu. Ludzie tuż poza cieniem znajdują się w półcieniu i zobaczą częściowe zaćmienie.
Zaćmienia obrączkowe
Aby obserwatorzy na Ziemi byli świadkami całkowitego zaćmienia Słońca, musi być spełniony jeszcze jeden warunek. Księżyc musi być wystarczająco blisko. Ze względu na jego eliptyczną orbitę, odległość Księżyca od Ziemi zmienia się, a kiedy jest najdalej, jego pozorny rozmiar jest zbyt mały, aby zasłonić Słońce. Cały dysk Księżyca jest widoczny na tarczy Słońca podczas zaćmienia obrączkowego, ale wokół jego obwodu pozostaje gruba wstęga światła słonecznego. Podczas zaćmienia obrączkowego na Ziemi nie ma cienia. Obserwatorzy w antumbrze, która jest częściowo oświetloną umbrą powstałą podczas tego typu zaćmienia, widzą rodzaj upiornego zmierzchu zamiast ciemności przypominającej noc.
Rozmiar Umbra
Zaćmienia Słońca są tak spektakularne na Ziemi, ponieważ pozorne rozmiary Księżyca i Słońca są takie same. To szczęśliwy zbieg okoliczności – Słońce jest 400 razy większe od Księżyca i tak się składa, że jest 400 razy dalej. Ponieważ Słońce jest znacznie większe od Księżyca, cień Księżyca wydaje się na Ziemi znacznie mniejszy niż sam Księżyc. Dzieje się tak, ponieważ światło słoneczne pada pod kątem ze znacznie większego dysku słonecznego. Cień tworzy stożek, który zwęża się do szerokości 100 mil, zanim dotrze do Ziemi.
Ruch Umbra
Podczas zaćmienia Słońca umbra lub antumbra przemieszcza się na wschód z prędkością prawie 1100 mil na godzinę, co jest różnicą prędkości orbitalnej Księżyca i prędkości obrotowej Ziemi. Ta ścieżka ma zwykle około 10 000 mil długości i nie wszyscy wzdłuż niej widzą to samo. W szczególności, podczas zaćmienia hybrydowego, niektórzy ludzie mogą obserwować zaćmienie całkowite, podczas gdy inni zaćmienie obrączkowe. Zjawisko to jest spowodowane krzywizną Ziemi i może wystąpić tylko wtedy, gdy Księżyc znajduje się w odpowiedniej odległości od Ziemi, aby miało to znaczenie.