Nhật thực toàn phần được nhiều người coi là một hiện tượng thiên nhiên đặc biệt nhất mà người đó có thể quan sát được. Dĩ nhiên, nhật thực chỉ có thể quan sát thấy tại các vùng trên Trái Đất đang là ban ngày.



Những hình thức nhật thực
Có bốn kiểu nhật thực:

• Nhật thực toàn phần xảy ra khi Mặt Trời bị Mặt Trăng che lấp hoàn toàn. Đĩa Mặt Trời phát sáng bị che khuất bởi vành tối của Mặt Trăng, và có thể quan sát thấy vầng hào quang nhạt bên ngoài là ánh sáng đến từ vành đai nhật hoa của Mặt Trời (xem hình trên). Trong thời gian xảy ra bất kỳ một lần nhật thực nào, nhật thực toàn phần chỉ có thể được quan sát thấy từ một dải hẹp trên bề mặt Trái Đất. Tại một điểm cố định, nhật thực toàn phần chỉ kéo dài vài phút (tối đa 7 phút). Ví dụ nhật thực toàn phần ở Việt Nam vào năm 1995 chỉ kéo dài gần 2 phút.
  
• Nhật thực hình khuyên xảy ra khi Mặt Trời và Mặt Trăng nằm chính xác trên một đường thẳng, nhưng kích cỡ biểu kiến của Mặt Trăng nhỏ hơn kích cỡ biểu kiến của Mặt Trời. Vì thế Mặt Trời vẫn hiện ra như một vòng đai rực rỡ bao quanh Mặt Trăng.
  
• Nhật thực lai là một kiểu trung gian giữa nhật thực toàn phần và nhật thực hình khuyên. Ở một số điểm trên Trái Đất, nó được quan sát thấy là nhật thực toàn phần; ở những nơi khác nó lại là nhật thực hình khuyên. Thuật ngữ chung cho nhật thực toàn phần, hình khuyên hay nhật thực lai là nhật thực trung tâm.
  
• Nhật thực một phần xảy ra khi Mặt Trời và Mặt Trăng không nằm chính xác trên cùng một đường thẳng, và Mặt Trăng chỉ che khuất một phần của Mặt Trời. Hiện tượng này thường được quan sát thấy ở nhiều nơi trên Trái Đất bên ngoài đường đi của nhật thực trung tâm. Tuy nhiên, một số kiểu nhật thực chỉ có thể được quan sát thấy như là nhật thực một phần, bởi vì đường trung tâm không bao giờ giao nhau với bề mặt của Trái Đất.
  

Lý do để một số lần nhật thực là nhật thực toàn phần hay kiểu hình khuyên phụ thuộc vào quỹ đạo hình elíp của Mặt Trăng quanh Trái Đất. Một trong những sự trùng hợp đáng lưu tâm nhất trong tự nhiên là (i) Mặt Trời nằm cách xa khoảng 400 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng, và (ii) Mặt Trời cũng có đường kính lớp gấp khoảng 400 lần so với Mặt Trăng. Vì thế, khi quan sát từ Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng có vẻ có cùng kích thước trên bầu trời - khoảng 1/2 độ nếu đo góc. Bởi vì quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất là hình elíp chứ không phải là hình tròn, vì vậy, ở một số khoảng thời gian Mặt Trăng ở xa hơn và lúc khác nó lại ở gần Trái Đất hơn so với khoảng cách trung bình.

Nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng ở gần Trái Đất nhất (gần điểm cận địa), thì nó đủ lớn để che khuất hoàn toàn cả đĩa sáng của Mặt Trời, và là nhật thực toàn phần. Khi nó ở xa Trái Đất nhất, (gần điểm viễn địa), nó xuất hiện nhỏ hơn và không thể che khuất hoàn toàn Mặt Trời. Trong trường hợp đó vẫn còn lại một annulus (hay vòng nhẫn) nhỏ của đĩa sáng Mặt Trời vẫn không bị che khuất. Vì vậy sinh ra thuật ngữ nhật thực hình khuyên. Nhật thực hình khuyên thường xảy ra hơn so với nhật thực toàn phần bởi vì nói chung Mặt Trăng nằm xa Trái Đất ở khoảng cách ít khi che khuất hoàn toàn được Mặt Trời. Tỷ lệ giữa kích thước biểu kiến của Mặt Trăng và của Mặt Trời được gọi là độ lớn của nhật thực.


Thuật ngữ

Vì hiện tượng này xảy ra đối với Mặt Trời (nhật) và người xưa khi thấy hiện tượng Mặt Trăng che khuất Mặt Trời nên cho rằng Mặt Trăng đã "ăn" (thực) Mặt Trời. Do đó, hiện tượng này được gọi là Nhật Thực, một từ Hán-Việt có nghĩa là "ăn Mặt Trời".


Quan sát nhật thực

Nhìn trực tiếp vào quyển sáng của Mặt Trời (đĩa sáng của chính Mặt Trời), thậm chí chỉ trong vòng vài giây, có thể gây tổn thương nghiêm trọng cho võng mạc mắt, bởi vì số lượng lớn những tia bức xạ nhìn thấy và không nhìn thấy được ra quyển sáng này phát ra. Tổn thương có thể dẫn tới giảm thị lực vĩnh viễn, thậm chí gây mù loà. Võng mạc không nhạy cảm với cảm giác đau, và những hậu quả khi võng mạc bị tổn thương có thể chưa xuất hiện trong nhiều giờ đồng hồ, vì thế chúng ta không nhận biết được sự thương tổn đang diễn ra.

Ở các điều kiện thông thường, Mặt Trời quá sáng tới mức rất khó nhìn trực tiếp vào đó, vì thế thông thường con người không có xu hướng nhìn vào Mặt Trời ở mức có thể gây hại cho mắt. Tuy nhiên, trong khi xảy ra nhật thực, khi đa phần Mặt Trời bị che khuất, mọi người cảm thấy dễ dàng hơn và cũng thường cố sức quan sát hiện tượng. Không may thay, nhìn vào Mặt Trời khi nhật thực đang diễn ra cũng nguy hiểm như khi nhìn trực tiếp vào nó, ngoại trừ chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn khi Mặt Trời bị che khuất "toàn bộ", (toàn bộ chỉ xuất hiện khi đĩa Mặt Trời bị che khuất hoàn toàn— nó không xảy ra trong nhật thực hình khuyên). Quan sát đĩa Mặt Trời thông qua bất kỳ một hình thức trợ giúp quang học nào (ống nhòm, kính thiên văn, hay thậm chí là một kính ngắm quang học máy ảnh) thậm chí còn nguy hiểm hơn, dù chỉ cần nhìn bằng mắt thường cũng đã dễ dàng gây thương tổn.


Ảnh hưởng gây hại mắt

Nhìn lướt qua toàn bộ hay một phần đĩa Mặt Trời không gây tổn hại vĩnh viễn, bởi vì đồng tử sẽ khép lại làm giảm bớt ánh sáng của toàn cảnh. Nếu nhật thực gần đạt tới toàn phần, số lượng ánh sáng giảm bớt khiến đồng tử giãn ra, vì thế võng mạc phải nhận nhiều ánh sáng hơn khi nhìn vào toàn bộ Mặt Trời. Bởi vì mắt có hốc mắt nhỏ, khi quan sát kỹ lưỡng, mắt có khuynh hướng dõi theo hình ảnh cho tới khi nó được võng mạc thu nhận tốt nhất, gây nên thương tổn.


Quan sát những nhật thực một phần và nhật thực hình khuyên

Theo dõi Mặt trời trong khi nhật thực một phần hay hình khuyên(và khi nhật thực toàn phần xảy ra mà chúng ta đang đứng ở ngoài bóng đen) yêu cầu chúng ta phải có thiết bị bảo vệ mắt đặc biệt, hoặc các cách theo dõi gián tiếp.

Đĩa mặt trời có thể xem bằng cách sử dụng những thiết bị lọc để ngăn chặn ảnh hưởng có hại của bức xạ Mặt trời. Kính râm là không đủ an toàn, vì chúng không ngăn chặn được các bức xạ của tia hồng ngoại nguy hiểm và không nhìn thấy, đủ để gây ra hỏng mắt. Bạn chỉ được dùng những bộ lọc ánh sáng mặt trời được thiết kế và được chứng nhận để xem trực tiếp đĩa Mặt trời.

Cách an toàn nhất để xem đĩa Mặt trời là cách quan sát gián tiếp. Điều này có thể thực hiện được bằng cách đưa hình ảnh của đĩa Mặt trời lên trên một tờ giấy trắng hoặc tấm bìa trắng bằng cách dùng một cặp kính hiển vi (che thấu kính của một chiếc), một kính viễn vọng, hoặc một tấm bìa cứng khác có khoan một lỗ nhỏ (đường kính khoảng 1mm), thường được gọi là lỗ châm kim. Hình ảnh nhận được này của Mặt trời có thể xem được một cách an toàn. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để quan sát các vết mặt trời, cũng như là các nhật thực. Tuy vậy, cần phải cẩn thận phòng ngừa không cho ai được nhìn trực tiếp qua thấu kính. (kính thiên văn, lỗ kim, v.v...)

Quan sát đĩa Mặt trời trên một màn hình video (của một máy quay phim hoặc một máy quay phim kỹ thuật số) là an toàn, mặc dù chính thiết bị lại có thể bị hư hại do ánh sáng trực tiếp của Mặt trời. Nhìn qua ô nhìn thấu kính của các máy trên lại không an toàn.

Các phòng bị an toàn như trên áp dụng cho việc quan sát mặt trời bất kỳ lúc nào trừ quá trình nhật thực toàn phần.


Quan sát trong thời gian nhật thực toàn phần

Trái ngược với những nhận định thông thường, quan sát giai đoạn toàn phần của một nhật thực toàn phần bằng mắt thường, kính hiển vi hay kính thiên văn là an toàn cho mắt, khi hình mặt trời hoàn toàn bị Mặt trăng che lấp; thực tế đây là một hình ảnh rất tuyệt mỹ và đặc sắc, đồng thời nếu xem nó qua bộ lọc thì rất tối. Nhật hoa sẽ được thấy rõ, và thậm chí cả...


Những quan sát khác

Trong khi xảy ra nhật thực, bằng mắt thường ta có thể quan sát thấy một số hiện tượng đặc biệt. Thông thường, các đốm ánh sáng đi xuyên qua các khe nhỏ giữa tán lá, có hình tròn. Đó là những hình ảnh của mặt trời. Trong nhật thực một phần, các đốm sáng có hình một phần của mặt trời, như trong hình ảnh.


Các chiến dịch quan sát đặc biệt

* 30 tháng 5, 1965: Phóng các tên lửa Charlestown, Hoa Kỳ
* May 20, 1966: Phóng các tên lửa tại Karystos, Hy Lạp để quan sát nhật thực
* 12 tháng 11, 1966: Phóng hai tên lửa Titus từ Las Palmas, Argentina
* 26 tháng 2, 1979: Phóng các tên lửa từ Red Lake, Canada
* 16 tháng 2, 1980: Phóng các tên lửa từ bệ phóng San Marco


Nhật thực trước bình minh hay sau hoàng hôn

Có thể quan sát thấy một vụ nhật thực đạt tới mức toàn bộ (hay nếu là nhật thực một phần, gần toàn bộ) trước bình minh hay sau hoàng hôn từ một vị trí đặc biệt. Khi hiện tượng này xảy ra một thời gian ngắn ngay trước bình minh hay hoàng hôn, bầu trời sẽ trở nên tối hơn bình thường. Lúc ấy, một vật thể — đặc biệt một hành tinh (thường là Sao Thuỷ) — có thể được quan sát thấy gần điểm mọc hay lặn của mặt trời trên đường chân trời nơi không thể nhìn thấy được nếu không xảy ra nhật thực.


Sự xảy ra đồng thời của nhật thực và sự vượt ngang qua của một hành tinh

Trên nguyên tắc, việc xảy ra đồng thời của Nhật thực và sự lướt qua của một hành tinh là có thể. Nhưng các hiện tượng đó cực kỳ hiếm bởi thời gian diễn ra của chúng rất ngắn. Lần xảy ra đồng thời hai hiện tượng Nhật thực và sự lướt qua của Sao Thuỷ sẽ diễn ra ngày 5 tháng 7, 6757, và Nhật thực với sự lướt qua của Sao Kim sẽ diễn ra ngày 5 tháng 4, 15232.

Chỉ 5 giờ sau khi Sao Kim lướt qua bề mặt Mặt trời ngày 4 tháng 6, 1769 đã xảy ra một vụ nhật thực toàn phần, có thể quan sát thấy từ Bắc Mỹ, Châu Âu và ở Bắc Á là nhật thực một phần. Đây là khoảng thời gian chênh lệch nhỏ nhất giữa hai hiện tượng trong quá khứ lịch sử.

Hiện tượng thường xảy ra hơn —nhưng vẫn khá hiếm— là sự giao hội của bất cứ hành tinh nào (đặc biệt không chỉ riêng Sao thủy và Sao Kim) tại thời điểm diễn ra nhật thực toàn phần, khi xảy ra hiện tượng đó hành tinh sẽ được quan sát thấy ở rất gần Mặt trời đang bị che khuất, mà nếu không xảy ra nhật thực nó sẽ chìm khuất trong ánh sáng chói của Mặt trời. Thời trước, một số nhà khoa học — gồm cả Albert Einstein — đã ủng hộ giả thuyết rằng có thể có một hành tinh thậm chí còn ở gần Mặt trời hơn Sao Thuỷ; cách duy nhất để xác định sự tồn tại của nó là tiến hành quan sát trong thời gian diễn ra nhật thực toàn phần. Khi không thể tìm thấy hành tinh này qua các lần quan sát nhật thực, khả năng về sự tồn tại của nó đã bị loại bỏ.


Nhật thực do các vệ tinh nhân tạo

Các vệ tinh nhân tạo cũng có thể đi vào vị trí giữa Trái đất và Mặt trời. Nhưng không một vệ tinh nào đủ lớn để có thể gây ra sự che khuất (thực). Ví dụ, ở độ cao của Trạm vũ trụ quốc tế, một vật thể cần có chiều rộng 3.35 km để có thể che khuất toàn bộ Mặt trời. Điều này có nghĩa là cùng lắm bạn chỉ có thể thấy hiện tượng [lướt] ngang qua, nhưng rất khó quan sát thấy các sự kiện đó, bởi vì vùng quan sát được rất nhỏ. Thông thường, vệ tinh đi ngang qua bề mặt Mặt trời chỉ mất khoảng một giây. Giống như hiện tượng lướt qua của hành tinh nó không thể gây hiện tượng che tối.


Nhật thực và nguyệt thực

Nhật thực ít có khả năng quan sát thấy hơn nguyệt thực, mặc dù trên thực tế tần suất nhật thực nhiều hơn. Lý do: nhật thực chỉ có thể quan sát thấy từ một bộ phận nhỏ dân cư sống tại các khu vực bóng Mặt Trăng quét qua, còn nguyệt thực có thể được quan sát thấy bởi toàn bộ dân cư sống tại bán cầu đêm.


Các nhật thực trong quá khứ và tương lai

Dù hầu như mỗi năm đều có một lần nhật thực toàn phần có thể quan sát thấy từ một địa điểm nào đó trên Trái đất, một số vụ nhật thực có điều kiện quan sát thuận lợi hơn so với số khác. Các lần nhật thực có đường che khuất toàn bộ lướt qua các vùng đông dân cư thường được dân chúng chú ý quan sát.

Xem Danh sách các lần nhật thực để biết những lần nhật thực đã xảy ra trong quá khứ và sẽ xuất hiện trong tương lai.


Mở rộng

Khái niệm "Nhật thực" có thể được mở rộng ra ra không chỉ cho việc ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất bị che khuất, mà có thể là hiện tượng ánh sáng từ một ngôi sao tỏa sáng nào đó (định tinh) chiếu xuống một hành tinh đang quay trong quỹ đạo bị chi phối của nó, bị che khuất bởi một thiên thể nào đó. Kính thiên văn Hubble đã ghi được hình ảnh nhật thực khi vệ tinh Ariel bay qua phía trước sao Thiên Vương và phủ bóng xuống bề mặt hành tinh.