Zatmění Slunce vzniká v okamžiku, kdy z pohledu ze Země zakryje Měsíc sluneční disk. Ke splnění této podmínky musí být Slunce, Měsíc a Země v jedné přímce. Měsíc se v době zatmění nachází ve fázi novu (k zatmění nedochází při každém novu, pouze při novu, kdy jsou Slunce, Měsíc a Země v jedné přímce).
Vznik zatmění Slunce lze přiblížit pomocí jednoduchého příkladu: Pokud při opalování na pláži mezi vámi a Sluncem projde jiná osoba, a na vás dopadá její stín. Zakryje vám Slunce, jako Měsíc zakryje Slunce a vrhá stín na Zemi.
Měsíc vrhá na Zemi pohybující stín, který vytváří pás ve kterém je zatmění pozorovatelné. Možnost pozorování zatmění Slunce záleží na poloze pozorovatele vůči vrženému stínu. Na povrch Země vrhá měsíc dva druhy stínu: plný stín a polostín.
Druhy zatmění
Rozlišujeme tři druhy zatmění Slunce. Prvním a nejběžnějším je částečné zatmění Slunce, je viditelné z celé oblasti, kam je vržen stín. Rozdíl je pouze ve velikosti zakrytí slunečního disku, které se uvádí v procentech. Na okraji polostínu je zakrytí minimální, směrem ke středu polostínu procento zakrytí slunečního disku roste.
Vyvrcholením částečného zatmění, kdy zakrytí slunečního disku dosáhne 100 % je úplné zatmění Slunce. Toto zatmění je pozorovatelné pouze z tzv. pásu totality, který je široký zhruba 270 km, po dobu maximálně 7min 35s. Při úplném zatmění Slunce dochází v místě pozorování k setmění, na obloze jsou vidět jasné hvězdy a planety. Okolo Slunce je viditelná sluneční koróna a případně protuberance.
Slunce a Měsíc mají značně rozdílné rozměry, ale pro pozorovatele na Zemi se oba objekty při promítnutí na oblohu jeví s přibližně stejným úhlovým průměrem, proto může Měsíc zakrýt celý sluneční disk. Měsíc se pohybuje po eliptické dráze okolo Země, v nejvzdálenějších bodech své dráhy má na obloze nejmenší úhlový průměr. Pokud dojde v tomto okamžiku k zatmění Slunce, Měsíc nezakryje sluneční kotouč celý, ale ze Slunce zůstane vidět prstenec. Toto zatmění se nazývá prstencové zatmění.
Četnost zatmění
Na Zemi dojde zhruba ke dvěma až pěti zatměním Slunce každý rok. Nejběžnějším zatměním je částečné. Viditelnost zatmění je vázána pouze na určitá místa na Zemi. Perioda výskytu úplného zatmění Slunce pro jedno pozorovací místo je v průměru 360 let. Proto se pozorováním úplného zatmění Slunce vydávají expedice pozorovatelů po celém světě.Zatmění Slunce se opakují pravidelně v cyklu zvaném Saros, který trvá přibližně 18 let a 11 dní.
Odborný přínos
Největší odborný význam mají úplná zatmění Slunce. Ze znalosti poloh Země, Slunce a Měsíce lze vypočítávat odchylky v rotaci Země. Během zatmění dochází v pásu totality k setmění a změnám teplot, vlhkosti a proudění vzduchu. Proto je zajímavé provádět během celého zatmění meteorologická měření.
Největším přínosem je studium nízké koróny Slunce. Při úplném zatmění dochází k odstínění světla ze slunečního disku Měsícem, a nízká koróna, která je jinak přesvětlená, se stává pozorovatelnou. Mezi nejlepší snímky koróny při úplném zatmění patří snímky pana Miloslava Druckmüllera, který používá pro zpracování dat matematické postupy.
Pozorování zatmění
Při pozorování zatmění Slunce je nutno dbát bezpečnostních podmínek a nikdy přímo nepozorovat Slunce bez ochranných pomůcek k tomu určených. Bez ochranných pomůcek lze pozorovat pouze úplné zatmění, kdy je Slunce zcela zakryto Měsícem.
Projekční metody
Promítání pomocí zrcátka
Vložíme malé zrcátko do papírové obálky, v obálce prostřihneme otvor o průměru 1 cm. Zrcátkem promítáme obraz Slunce na zeď ve stínu (nejlepší možností je zeď orientovaná na sever). Vzdálenost mezi zrcátkem a zdí by měla být přibližně 5 m. Pro zvýšení kontrastu můžeme na zeď nalepit bílý papír. V průběhu celého pozorování musíme zrcátko natáčet, nebo mít dostatečně dlouhý papír, na který se bude Slunce promítat, protože obraz se bude v důsledku pohybu Slunce po obloze posunovat. Tato metoda je velmi jednoduchá, postačuje pro zobrazení fáze zatmění a umožňuje pozorování pro více lidí.
Projekce pomocí papíru
V obdélníku z tvrdého papíru uděláme otvor o průměru 3,5 mm. Tímto otvorem promítáme na papír na zemi obraz Slunce. Vzdálenost papíru s otvorem a zemí by měla být 1 – 1,5 m.
Obě předchozí metody jsou založeny na principu dírkové komory. Výsledný obraz je zmenšený a stranově převrácený. Zatmění lze takto pozorovat na promítané pomocí listnatých stromů, kde na zemi bude zobrazen velký počet obrazů zatmění anebo promítáním pomocí cedníku na tričko.
Projekce dalekohledem
K promítnutí obrazu zatmění použijeme čočkový dalekohled (refraktor). Měli by jsme se vyvarovat použití dalekohledů s plastovou konstrukcí, kde působením tepla hrozí zničení dalekohledu. U této metody není potřeba žádných filtrů. Dalekohled objektivem nasměrujeme na Slunce a obraz promítáme na připravenou promítací desku. Výsledný obraz je pomocí dalekohledu zvětšený. Výhodou je dalekohled vybaven montáží s pohonem, nemusíme dalekohled ručně za Sluncem posouvat. Tato metoda je vhodná pro skupinové pozorování zatmění Slunce. Při pozorování se musí dbát na to, aby se nikdo nepodíval od okuláru dalekohledu, protože hrozí poškození zraku.
Přímé metody
Pozorování okem
Přímý pohled na Slunce je pro oko nepříjemný, v případě částečného zatmění nelze rozeznat, že je Slunce zakryto Měsícem. Pro pozorování zatmění Slunce použijeme brýle určené pro pozorování Slunce. Jedná se o papírové brýle opatřené sluneční fólií. Lze je zakoupit na každé hvězdárně. K pozorování zatmění Slunce můžeme použít také svářečský filtr o hustotě číslo 12, 13 a 14. Pozorovat lze i přes černé okraje vyvolaného rentgenového snímku. V krajním případě lze použít kotouček z diskety, ale není určen pro delší pozorování.
Pozorování dalekohledem
Dalekohled pro přímé pozorování zatmění Slunce se musí opatřit filtrem, který omezí množství světla, které dorazí k oku pozorovatele.
Nejlevnější metodou je použití filtr ze sluneční fólie (speciální hliníková fólie o tloušťce 0,012 mm, která redukuje světlo na 0,001 %). Filtr se nasadí na objektiv dalekohledu. Filtr ze sluneční fólie je vhodný na všechny konstrukce dalekohledů. Přímé pozorování dalekohledem poskytuje zvětšený obraz v závislosti na použitém okuláru. Nevýhodou je nutnost střídání pozorovatelů u dalekohledu.
Dalším řešením je užití dalekohledu s Herschelovým hranolem či chromosférického dalekohledu, tato řešení jsou finančně náročná a lze se s nimi setkat hlavně na hvězdárnách.