Известно, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Это значит, что в определённые моменты Солнце, Луна и Земля могут выстроиться на одной прямой. Если Луна окажется между Землёй и Солнцем (фаза новолуния), то лунный диск на время закрывает Солнце, отбрасывая тень на Землю (см. рисунок) — происходит солнечное затмение. Так как Луна не может полностью затенить Землю, солнечное затмение наблюдают жители только той местности, куда падает тень от Луны.
В областях полутени, образованной Луной, наблюдатели будут видеть ту часть Солнца, от которой в данную область попадает свет — это частное солнечное затмение.
Лунная орбита является эллиптической, в разных точках орбиты спутник находится на разных расстояниях от Земли. Если Луна находится вблизи перигея (наиболее близкой к Земле точке лунной орбиты), то земной наблюдатель в области А (см. рисунок) будет видеть полное солнечное затмение (солнечный диск будет полностью закрываться лунным диском).
Если Луна будет находиться вблизи апогея (наиболее удалённой точки орбиты), то диск Луны окажется слишком маленьким, чтобы полностью закрыть собой Солнце. В этом случае наблюдатель в точке В сможет увидеть кольцеобразное солнечное затмение.
Наблюдатель С, находящийся в области полутени, будет наблюдать частное солнечное затмение.
Тень от Луны на поверхности нашей планеты не превышает в диаметре 270 км. Поэтому солнечное затмение может наблюдаться лишь в узкой полосе на пути тени. Путь лунной тени по земной поверхности называется полосой полного солнечного затмения.
Ежегодно на нашей планете можно наблюдать от 2 до 5 солнечных затмений. Однако в одном и том же месте Земли полное солнечное затмение, как правило, наблюдается очень редко — примерно раз в 200 лет. Так, например, в окрестностях Москвы последний раз полное солнечное затмение наблюдалось 19 августа 1887 года. В следующий раз это произойдёт лишь в 2126. Но бывают и исключения, например, в районе города Бийска (Алтайский край) в период с 1981 по 2008 год наблюдалось три полных солнечных затмения.
А самое длительное кольцеобразное солнечное затмение произошло 15 января 2010 года в тропической Африке и Юго-Восточной Азии. Длилось оно более 11 мин.
Из-за малой длительности солнечных затмений астрономы тщательно готовятся к наблюдениям, чтобы в течение этого малого промежутка времени успеть изучить внешние разрежённые оболочки Солнца (солнечную корону), что в обычных условиях крайне затруднено.
Так, например, во время полного солнечного затмения в Индии 18 августа 1868 года французский учёный Пьер Жансен впервые исследовал хромосферу Солнца и получил спектр нового химического элемента, который назвали гелий в честь Солнца (Гелиос).
Иногда, в моменты полнолуний, когда земная тень направлена в сторону, противоположную Солнцу, Луна полностью или частично попадает в тень Земли — происходит лунное затмение.
При полном лунном затмении мы, чаще всего, можем наблюдать Луну бурого или красно-тёмного цвета. Объясняется это тем, что солнечный свет, преломляясь в атмосфере Земли, освещает Луну преимущественно красными лучами, которые в меньшей степени подвержены рассеиванию в земной атмосфере.
Схема образования лунного затмения.
Вокруг конуса тени Земли, как и в случае с Луной, имеется полутень. Если Луна, при своём движении, будет проходить эту область, то на Земле можно будет наблюдать полутеневое затмение. Его особенность в том, что яркость освещения лунного диска меняется совсем незначительно. Поэтому невооружённый человеческий глаз его практически не замечает. Лишь когда Луна в полутеневом затмении проходит вблизи конуса полной тени, при ясном небе можно заметить незначительное потемнение с одного края лунного диска. На анимационном изображении показано положения и время пребывания Луны в областях полутени и полной тени Земли при полном лунном затмении 31 января 2018 года.
Как правило, ежегодно на нашей планете можно наблюдать 1 -- 2 лунных затмения. Однако бывают годы, когда лунные затмения не наблюдаются вовсе. А максимальное число лунных затмений за год -- 4, по четыре лунных затмения будут наблюдаться в 2020 и 2038 годах.
Лунные затмения видны со всего ночного полушария Земли, где в это время Луна находится над горизонтом. Поэтому в каждой данной местности они наблюдаются чаще солнечных затмений, хотя происходят в среднем в полтора раза реже. Максимальная продолжительность лунного затмения достигает 1ч 47 мин
Ещё в VI веке до нашей эры вавилонскими астрономами было замечено, что примерно каждые 18 лет 11 суток и 8 часов (то есть каждые 223 синодических месяца) все затмения Луны и Солнца приблизительно повторяются в прежнем порядке. Этот период между затмениями назвали саросом. Во время сароса в среднем происходит 70 -- 71 затмение. Из них примерно 42 -- 43солнечных (14 полных, 13 -- 14 кольцеобразных и 15 частных) и 28 лунных.
Казалось бы, затмения должны происходит при каждом обороте Луны во время её новолуния и полнолуния. Но такого не происходит потому, что плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики примерно на 5 градусов, поэтому во время новолуния или полнолуния Луна может оказаться далеко от плоскости эклиптики. Это приводит к тому, что во время новолуния тень от Луны пройдёт выше или ниже Земли, а во время полнолуния сама Луна может пройти ниже или выше земной тени (положения 1 и 3 на рисунке).
Поэтому затмения смогут наступить лишь тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения лунной орбиты с эклиптикой (положения 2 и 4)
По ссылке видео: затмение в Пекине и проход меркурия перед солнцем ,а также чёрная дыра.