Слънчевото затъмнение е оптическо явление. То се наблюдава тогава, когато при своя път около Земята, Луната застава между нея и Слънцето. Луната като твърдо и непрозрачно тяло хвърля зад себе си сянка и полусянка, имащи формата на конус. Когато сянката или полусянката попаднат върху земната повърхност, от тези територии може да се наблюдава закриване на цялото или част от Слънцето.

 Както е известно, Луната обикаля около Земята по елипса за около 27 дни. Земята от своя страна, заедно с Луната, обикаля около Слънцето също по елипса за една година. В пространството тези две орбити се пресичат под ъгъл 5.09°. Ако те лежаха в една равнина, то всеки месец щяхме да наблюдаваме поне едно слънчево затъмнение по време на новолуние (и едно лунно при пълнолуние). Поради този наклон на орбитата си, при всяка своя обиколка Луната преминава видимо близо до Слънцето, но малко "под" или "над" него.

 Средното разстояние между Слънцето и Земята е около 150 милиона километра, а средното разстояние между Земята и Луната - около 384 хиляди километра, т. е. Луната е около 400 пъти по-близо. В същия момент диаметърът на Луната 400 пъти по-малък от този на Слънцето. Тази "игра" на природата води до факта, че двете тела изглеждат с еднакви видими размери на небето - около 1/2°. Следователно само тогава, когато центровете на трите тела са разположени на една права линия или се отклоняват на по-малко от 1/2° Луната може да закрие част от слънчевите лъчи и да прекъсне техния път до Земята. По законите на геометрията това означава, че конусът на лунната сянка или полусянка попада върху част от земната повърхност.

  Фактът, че Луната обикаля около Земята по елипса, води до това, че тя във всеки момент е на различно разстояние и следователно се вижда по-голяма или по-малка.Аналогично поради движението на Земята около Слънцето по елипса, неговият видим диаметър също се променя.

 В зависимост от това как са разположени в пространството центровете на трите тела и какво е в дадения момент отношението на видимия лунен и слънчев радиус, се наблюдават 3 вида слънчеви затъмнения - пълни, пръстеновидни и частични.

 Тогава, когато видимият диаметър на Луната е по-голям от слънчевия (Луната е перигей, най-близката точка от орбитата и) и трите центъра лежат на една права линия (с отклонение по-малко от разликата в техните видими диаметри) върхът на конуса на лунната сянка попада върху Земята и се наблюдава пълно слънчево затъмнение. В околните територии, където попада лунната полусянка, затъмнението се вижда като частично - само част от Слънцето е закрита.

 Възможно е, когато трите тела застанат на една права линия, Луната да има по-малък видим диаметър от Слънцето (Луната се намира близо до апогея, най-отдалечената точка на орбитата си). Тогава върхът на конуса на лунната сянка не достига до Земята, а там, където попадне продължението на този конус, се наблюдава пръстеновидно слънчево затъмнение. В околните територии затъмнението отново се наблюдава като частично.

 Много по-чести са случаите, когато центърът на Луната е малко под или над линията, свързваща центровете на Слънцето и Земята.В тези случаи конусът на лунната сянка е под или над Земята, а върху нейната повърхност попада само част от полусянката. Тогава се наблюдава частично слънчево затъмнение.

  Слънчевите затъмнения се наблюдават от местата, където в даден момент попадат лунната сянка или полусянка. Върху земната повърхност те имат овална форма, която зависи от положението на Слънцето и Луната над хоризонта.Колкото по-малка е тяхната височина, толкова по-наклонена е остта на конуса и толкова по-изтеглени са проекциите от сянката или полусянката. Само когато затъмнението протича близо до зенита, за наблюдател само от тропическите пояси, формата на сянката се доближава до кръгова.

 Взаимното разположение и отношението между ъгловите размери на Слънцето и Луната определят ширината на ивицата, от която се наблюдава затъмнението. Пресмятанията показват, че размерът на т. нар. ивица на тоталитета (ивицата на пълната сянка) върху земната повърхност не може да бъде по-широка от 270 км. В същия момент размерът на лунната полусянка достига до 6-7 хиляди км. Тъй като Луната се движи по орбитат си със скорост около 1 км/с, то и лунната сянка се движи върху Земята с почти същата скорост, като описва тясна лента с дължина до 10-12 хиляди километра.

  Различните видими диаматри и различните видими скорости на движение на Слънцето и Луната по небето водят до различно времетраене на затъмненията. Продължителността на пълното слънчево затъмнение на дадено място обикновено е 2-3 мин., а в изключителни случаи достига до 7.5 мин. Като цяло времето, за което лунната сянка пробягва по Земята е до 3.5 часа. Частичното затъмнение продължава около 2-3 часа.

  Тясната ивица от 270 км на пълната сянка е причина пълното слънчево затъмнение да се наблюдава от много малка територия на земната повърхност. Това създава впечатлението, че затъмненията са изключително редки явления. В действителност слънчеви затъмнения стават най-малко 2 пъти и най-много 5 пъти годишно. На дадено място, обаче, те се виждат средно веднъж на 300-400 години (За сравнение броят на лунните затъмнения варира между 0 и 3 годишно, но тъй като се виждат от цялото полукълбо на Земята, където Луната е изгряла, те се наблюдават значително по-често). Частичните слънчеви затъмнения се виждат от дадено място средно веднъж на няколко години, тъй като ивицата на лунната полусянка е много по-широка.

  Последователността от различни видове слънчеви и лунни затъмнения се повтаря през определен интервал от време, наречен сарос (от египетски - повторение). Неговата продължителност е средно около 18 години и 11 дни. В един сарос стават общо 70-71 затъмнения, от които 42-43 слънчеви (15 пълни, 13-14 пръстеновидни и 15 частични) и 28 лунни. След 18 години и 11 дена затъмненията се редуват по същия начин, но те се виждат от различни територии и имат различна продължителност. Съществуват по-големи цикли (големи сароси), през които затъмненията се повтарят точно.

  Повече информация за затъмненията може да бъде намерена тук.