Затмения происходят, когда свет одного астрономического объекта полностью или частично закрыт от нас другим объектом. Чтобы произошло солнечное затмение, Земля, Луна и Солнце должны выстроиться в одну линию, что бывает только в моменты новолуний.
Самая ранняя запись о затмении обнаружена в древних китайских документах, но скудость информации не позволяет установить его точную дату. По записям затмений можно составить китайскую хронологию, начиная с VIII века до н.э. Первая обоснованная дата в китайской истории – это затмение 30 ноября 735 года до н.э. Иногда это событие ошибочно связывают с затмением 6 сентября 776 года до н.э., которое плохо было видно в Китае.
Первое затмение, информация о котором до сих пор сохранила научную ценность, произошло 15 июня 763 года до н.э. в Ассирии. Вероятно, оно стало причиной пророчества. На основе этого и других древних затмений астрономы обнаружили, что продолжительность суток увеличивается на 0,001 секунды в столетие вследствие замедления вращения Земли.
По свидетельству Геродота, затмение 28 мая 585 года до н.э. так напугало мидян и лидийцев, что они прекратили битву и заключили перемирие после пятилетней войны. Геродот сообщает, что Фалес Милетский предсказал год, в котором должно было случиться это затмение. Очень маловероятно, что Фалес мог точно предсказать именно это затмение, но анализ некоторых неполных циклов мог указать ему другое частное затмение в том же году.
Фукидид описывает, как афинская армия потерпела поражение из-за лунного затмения. Афиняне решили снять осаду Сиракуз на Сицилии и под покровом ночи 27 августа 413 года до н.э. стали грузиться на корабли, как вдруг началось затмение. Среди солдат возникла паника, эвакуация сорвалась, и афинское войско было разбито сиракузцами.
С середины XIX века солнечные затмения начали активно использовать для изучения физики Солнца. К 1900 астрономы обнаружили, что форма короны и интенсивность ее спектра изменяются в течение 11-летнего цикла солнечных пятен. В те годы это можно было узнать, только наблюдая затмения; позже был создан телескоп-коронограф, искусственно затмевающий Солнце и позволяющий наблюдать внутреннюю часть короны в любой день.
Затмение 8 июля 1842 года, наблюдавшееся в Европе и Центральной Азии, было очень плодотворным для изучения Солнца. Тогда впервые были детально описаны протуберанцы. Во время затмения 28 июля 1851 были сделаны дагеротипические снимки протуберанцев и открыта хромосфера Солнца.
Во время затмения 18 августа 1868 обнаружилось, что спектры протуберанцев содержат яркие линии, и сразу понял, что протуберанцы можно наблюдать вне затмений с помощью спектроскопа. Одна желтая линия в этих спектрах никогда не наблюдалась в лабораториях. Элемент, которому она принадлежит, открыли только в 1895 году и назвали гелием.
При затмении в следующем году американский астроном Юнг (1834–1908) обнаружил в спектре излучения короны неизвестную зеленую линию, которую приписали гипотетическому элементу "коронию".
Только в 1942 году шведский астрофизик Эдлен показал, что эту линию излучают атомы железа, под действием высокой температуры потерявшие 13 из своих 26 электронов.
Во время затмения 22 декабря 1870 года Юнг открыл солнечный "обращающий слой". В обычном спектре Солнца множество темных линий поглощения. Но непосредственно перед началом полного затмения, когда виден лишь узенький яркий ободок, темные линии вдруг становятся яркими. Это наблюдается всего несколько секунд и потому называется "спектром вспышки". Впервые он был сфотографирован на затмении в Бразилии 16 апреля 1893.
Вслед за опубликованием в 1916 году общей теории относительности многие экспедиции на солнечные затмения проверяли предсказанное Эйнштейном отклонение на 1,76" положений звезд рядом с Солнцем. Это вызвано тем, что вблизи массивного небесного тела изменяются геометрические свойства пространства-времени, что приводит к искривлению лучей света. Для проверки этого эффекта звезды фотографируют рядом с Солнцем в момент затмения, а затем вновь, спустя 6 месяцев, в ночное время.
Английские экспедиции в Бразилию и Западную Африку на затмение 19 мая 1919 года впервые измерили эффект Эйнштейна: смещение в положении звезд было обнаружено, но его значение продолжали уточнять еще более 50 лет многие экспедиции на следующие затмения.
И сейчас во время затмений ученые продолжают изучать слабые корональные лучи, исследовать тонкие детали в спектре короны и проверять эффект Эйнштейна только во время затмений. С 1950 года на затмениях стали использовать радиотелескопы, и во время экспедиции на Алеутские о-ва удалось на различных радиочастотах измерить при затмении эффективный диаметр Солнца, несмотря на облака и дождь.
