Jedním z prvních astronomických úkazů, kterých si člověk po střídání měsíčních fázích všiml, byla zatmění Slunce a Měsíce. Z počátku mu naháněla hrůzu, později ale dokázal pochopit princip jejich vzniku a na základě jejich opakování s určitou pravidelností se naučil předpovídat okamžiky, kdy k těmto úkazům dojde.
Pro vznik zatmění Slunce (správně by se měl tento úkaz nazývat zákryt Slunce Měsícem, obdoba zákrytu hvězd Měsícem, ve skutečnosti nastává pouze zatmění Měsíce, a to v případě, když vstoupí do zemského stínu) je nezbytně nutná přítomnost Měsíce. Ten se na své dráze občas dostane přesně mezi Slunce a Zemi, brání tak slunečním paprskům dopadnout na zemský povrch. Díky shodě okolností se Měsíc, který je 400krát menší než Slunce, nachází 400krát blíže k Zemi než Slunce. Úhlové průměry obou těles na obloze jsou přibližně stejné a blíže obíhající Měsíc může vzdálené Slunce zakrýt a tím dochází ke vzniku úplného zatmění Slunce.
Vznik slunečního zatmění schématicky znázorňuje výše uvedená animace. Pokud Měsíc na své dráze kolem Země projde mezi Sluncem a Zemí tak, že měsíční stín obklopený polostínem dopadne na zemský povrch, potom v místech, nacházejících se v měsíčním stínu, můžeme pozorovat úplné zatmění Slunce, v místech dopadajícího polostínu pak částečné zatmění Slunce. Pokud by dráha Měsíce kolem Země ležela v rovině ekliptiky, nastávalo by zatmění Slunce při každém měsíčním novu. Ve skutečnosti je však rovina oběžné dráhy Měsíce skloněna vůči rovině ekliptiky od úhel přibližně 5,15°. Zatmění Slunce proto může nastat pouze v okamžiku, kde se Slunce při pohledu ze Země nachází poblíž výstupného nebo sestupného uzlu měsíční dráhy.
Druhy zatmění Slunce
Úplné zatmění nastává, když Měsíc zcela zakryje Slunce. Velmi jasný sluneční disk je zakryt měsíčním kotoučem a koróna, která má mnohem menší jas a za normálních okolností není vidět, je pozorovatelná. Úplné zatmění je pozorovatelné jen z oblasti Země, které se říká pás totality.
- Prstencové zatmění je možné pozorovat, když Slunce a Měsíc jsou v jedné přímce, ale zdánlivá velikost Měsíce je menší než velikost Slunce. Z tohoto důvodu je ze Slunce vidět velmi jasný prstenec, nebo mezikruží okolo měsíce.
- Částečné zatmění se objevuje, když Slunce a Měsíc nejsou přesně v přímce, takže je Slunce zakryto jen z části. Toto zatmění je pozorovatelné z mnohem většího území a některá zatmění jsou pozorovatelná pouze jako částečná, protože oblast plného stínu leží mimo povrch Země.
- Kombinované (hybridní) zatmění je vzácný stav, kdy z jednoho místa se zatmění jeví jako úplné a z jiného jako prstencové.
Úplné zatmění Slunce musí nastat, pokud je Slunce od některého měsíčního uzlu v menší vzdálenosti než 9,6°. Při vzdálenosti 9,6° až 11,9° musí nastat zatmění částečné, avšak může nastat i úplné. Je-li vzdálenost Slunce od uzlu 11,9° až 15,4°, musí nastat zatmění částečné, při vzdálenosti 15,4° až 18,4° může nastat částečné zatmění. Ve větší vzdálenosti Slunce od uzlu než 18,4° zatmění vůbec nemůže nastat.
Zda pozorovatel uvidí zatmění Slunce jako částečné nebo úplné či je neuvidí vůbec, záleží na vzájemné poloze místa pozorovatele, natočení zeměkoule vzhledem ke Slunci a poloze Měsíce vzhledem k Zemi a Slunci. Svou roli zde také hraje vzdálenost Měsíce od Země a částečně i vzdálenost Země od Slunce.
Zajímavosti a statistika zatmění Slunce
Měsíc se od Země pomalu vzdaluje rychlostí asi 3,75 cm za rok. To znamená, že postupně zmenšuje svůj úhlový průměr na obloze. Pokud budeme předpokládat, že se rychlost vzdalování Měsíce od Země bude s postupem času zpomalovat, přestanou být úplná zatmění Slunce pozorovatelná asi za jednu miliardu let.
První úplné zatmění Slunce, které bylo zaznamenáno, se odehrálo v Číně 22. 10. 2137 př. Kr., jak je uvedeno v knize dokumentů Šu-King.
Doba trvání zatmění závisí na mnoha parametrech; jedním z nich je okamžitá vzdálenost Měsíce od Země a tím související okamžitá rychlost oběhu Měsíce kolem Země a úhlový průměr Měsíce. Maximální doba trvání prstencového zatmění je 12 minut 30 sekund při pozorování z jednoho místa na zemském povrchu. Úplné zatmění Slunce trvá poněkud kratší dobu – maximálně 7 minut 31 sekund. Obvykle je však délka zatmění mnohem kratší. Nejdelší úplné zatmění Slunce ve 20. století nastalo 20. června 1955, trvalo 7 minut 8 sekund a bylo pozorovatelné z oblasti Indického oceánu, jihovýchodní Asie a Pacifiku. Ve 21. století bude nejdelší zatmění Slunce 22. července 2009 s dobou trvání 6 minut a 39 sekund.
Počet zatmění v jednom roce. V jednom kalendářním roce může nastat maximálně 5 a minimálně 2 zatmění Slunce. Maximální počet zatmění nastal naposled v roce 1935 (5. ledna, 3. února, 30. června, 30. července a 25. prosince). Podobná situace se bude opakovat až v roce 2206 (10. ledna, 7. června, 7. července, 1. a 30. prosince).
Dvě zatmění v jednom měsíci. Zatmění Slunce se mohou opakovat nejdříve za tzv. synodický měsíc, tj. přibližně za 29,5 dne. Proto mohou nastat v jednom kalendářním měsíci i dvě zatmění Slunce – pozorovatelná na různých místech zeměkoule. Stalo se tak například 1. a 31. července 2000, další podobný případ se bude opakovat až 1. a 30. prosince 2206.
Průměrná doba opakování zatmění Slunce pro jedno konkrétní místo na zemském povrchu je jednou za 360 let. Stejnými oblastmi jako 11. srpna 1999 bude procházet pás totality za 4500 let.
Úplná zatmění Slunce na území Čech
- 29. října 878 – za vlády knížete Svatopluka
- 7. června 1415 – spojováno s upálením Mistra Jana Husa
- 12. května 1706 – poslední úplné zatmění Slunce na území Čech
- 7. října 2135 – nejbližší budoucí úplné zatmění Slunce
