Gerhana matahari terjadi ketika posisi bulan terletak di antara bumi dan matahari sehingga terlihat menutup sebagian atau seluruh cahaya matahari di langit bumi. Berdasarkan cara tertutupnya matahari, terdapat empat jenis gerhana matahari: gerhana matahari total, gerhana matahari cincin, gerhana matahari sebagian, dan gerhana matahari hibrida/campuran. Walaupun bulan berukuran sekitar 400 kali lebih kecil daripada matahari, bulan terletak sekitar 400 kali lebih dekat ke bumi sehingga kedua benda langit ini tampak hampir sama besar di langit bumi. Karena orbit bulan berbentuk elips, jaraknya dari bumi sedikit berubah-ubah sehingga kadang tampak lebih besar dan mampu menutupi matahari (menyebabkan gerhana total) atau kadang lebih kecil dan hanya dapat menyebabkan gerhana matahari cincin.

Gerhana matahari tidak terjadi di setiap fase bulan baru, karena orbit bulan memiliki kemiringan 5° terhadap bidang ekliptika (bidang orbit bumi mengelilingi matahari) sehingga posisi bulan sering kali tidak satu bidang dengan bumi dan matahari. Gerhana hanya terjadi jika bulan cukup dekat dengan bidang ekliptika pada saat yang bersamaan dengan bulan baru. Kedua peristiwa ini terjadi dengan jadwal berbeda: bulan baru terjadi sekali setiap 29,53 hari (bulan iqtirani atau sinodis) sedangkan bulan melintasi ekliptika dua kali setiap 27,21 hari (bulan drakonis). Karena itu, gerhana matahari maupun bulan hanya terjadi pada saat kedua peristiwa ini terjadi berdekatan, yaitu pada "musim gerhana". Secara matematis, setiap tahunnya terjadi minimal dua musim gerhana, dengan total dua hingga lima gerhana matahari, dan gerhana matahari total terjadi maksimal dua kali. Gerhana matahari total lebih langka karena posisi bulan harus lebih tepat berada di tengah-tengah garis antara matahari dan pengamat di bumi, dan posisi bulan harus cukup dekat sehingga tampak cukup besar dan tidak terjadi gerhana cincin. Selain itu, peristiwa gerhana matahari total biasanya hanya terlihat di sebuah jalur kecil di permukaan bumi; di luar jalur tersebut pada saat yang sama hanya terlihat gerhana sebagian (di dalam penumbra).

Gerhana adalah fenomena alam, tetapi dalam sejarahnya sering dianggap sebagai pertanda atau firasat, dan dapat memicu rasa takut karena matahari tampak hilang dan langit menjadi gelap secara tiba-tiba. Karena tempat dan waktu gerhana matahari masa lalu dapat diketahui melalui perhitungan astronomi, catatan sejarah mengenai gerhana (misal Gerhana Matahari Asyur) memungkinkan sejarawan mengetahui dengan pasti tanggal sebagian peristiwa masa lalu dan memperkirakan tanggal atau tahun peristiwa-peristiwa terkait. Perubahan posisi rasi bintang saat terjadi saat gerhana matahari Mei 1919 digunakan sebagai salah satu bukti teori relativitas umum Albert Einstein.

Mengamati gerhana matahari secara langsung dapat membahayakan mata, karena di luar fase gerhana total radiasi dari matahari akan langsung memancar ke retina dan mengakibatkan kerusakan permanen. Untuk mengamati gerhana matahari dengan aman, digunakan filter tertentu untuk melindungi mata, atau mengamatinya secara tidak langsung, misalnya dengan memproyeksikannya ke sebuah layar kertas menggunakan kamera lubang jarum, teropong, atau teleskop kecil.

Jenis 

Ada empat jenis gerhana matahari, yaitu:
 Gerhana matahari total, yaitu ketika bulan menutupi seluruh matahari sehingga korona (yang menyelubungi matahari dan biasanya jauh lebih redup daripada matahari) menjadi terlihat. Pada peristiwa gerhana total, gerhana total hanya tampak di sebuah "jalur" kecil di permukaan bumi.
 Gerhana matahari cincin, yaitu ketika bulan berada tepat di tengah-tengah matahari dan bumi, tetapi ukuran tampaknya lebih kecil dibandingkan dengan ukuran tampak matahari. Alhasil, pinggiran matahari terlihat sebagai cincin yang sangat terang dan mengelilingi bulan yang tampak sebagai bundaran gelap.
 Gerhana matahari campuran atau hibrida antara gerhana total dan gerhana cincin. Di sebagian permukaan bumi terlihat gerhana total, sedangan di titik lain terlihat gerhana cincin. Gerhana campuran seperti ini cukup langka.
 Gerhana matahari sebagian terjadi ketika bulan berada tidak tepat di tengah-tengah garis antara matahari dan bumi, sehingga hanya menutupi sebagian matahari. Fenomena ini biasanya terlihat di banyak titik di luar jalur gerhana total atau cincin. Kadang, yang terlihat di bumi hanyalah gerhana sebagian karena umbra (bayangan yang menyebabkan gerhana total) tidak berpotongan dengan bumi dan hanya melewati daerah di atas kawasan kutub. Gerhana sebagian biasanya tidak begitu mempengaruhi terangnya sinar matahari. Kegelapan baru dapat dirasakan ketika lebih dari 90% matahari tertutup bulan, dan bahkan gerhana sebagian yang mencapai 99% tidak lebih gelap dibanding keadaan senja atau fajar.

Matahari (147 hingga 152 juta km dari bumi) terletak sekitar 400 kali lebih jauh dari bumi dibandingkan dengan bulan (362 hingga 405 juta km dari bumi), dan jari-jari matahari juga sekitar 400 kali lebih besar dibanding bulan. Karena perbandingan ini hampir sama, bulan dan matahari tampak hampir sama besar di langit bumi, yaitu sebagai bundaran dengan diameter sudut sekitar 0,5 derajat busur. Namun, karena orbit bulan mengelingi bumi serta orbit bumi mengelilingi matahari berbentuk elips dan bukan lingkaran sempurna, jarak ini berubah-ubah sehingga ukuran tampak matahari dan bulan pun berubah-ubah. Jika posisinya cukup jauh dari bumi, bulan akan terlihat sedikit lebih kecil sehingga tidak dapat menutupi seluruh matahari. Alhasil, terjadi gerhana matahari cincin. Sebaliknya, jika bulan cukup dekat dengan bumi, maka besarnya akan cukup menutupi seluruh matahari sehingga terjadi gerhana matahari total. Gerhana matahari campuran atau hibrida terjadi karena kondisi ini berubah saat gerhana sedang berlangsung. Bumi berbentuk bulat, sehingga permukaannya melengkung dan jarak antara bulan dan permukaan bumi sedikit berbeda di titik-titik yang mengalami gerhana. Jika perbedaan jarak ini mengubah kondisi gerhana dari total menjadi cincin atau sebaliknya, maka terjadilah gerhana campuran.

Jarak antara bumi dan matahari juga berubah-ubah karena orbit bumi yang elips, sehingga besar matahari yang tampak di langit juga berubah-ubah seperti halnya bulan. Namun, karena variasi jaraknya tidak sebesar variasi jarak antara bulan dan bumi, pengaruhnya terhadap kondisi gerhana pun lebih kecil. Ketika bumi berada di titik terjauhnya dari matahari (aphelion, yang terjadi setiap bulan Juli), peluang terjadinya gerhana matahari total sedikit membesar, sedangkan peluang gerhana cincin sedikit membesar di sekitar perihelion atau titik terdekat bumi dengan matahari (terjadi setiap Januari).

Gerhana sentral dan fase-fasenya 

Istilah gerhana sentral sering digunakaan sebagai istilah yang meliputi gerhana total, cincin, maupun campuran, karena umumnya dalam gerhana-gerhana tersebut garis yang menghubungkan titik pusat ("sentral") matahari dan bulan menyentuh permukaan bumi. Gerhana sentral diawali dan diakhiri oleh gerhana sebagian, dan peralihan fase-fase ini disebut titik-titik "kontak", yaitu:
 Kontak pertama: saat tepi depan bulan (tepi barat) terlihat tepat "menyentuh" tepi timur matahari untuk pertama kalinya. Setelah kontak pertama, bulan mulai bergerak menutupi matahari dan memulai gerhana sebagian.
 Kontak kedua: saat tepi belakang bulan (tepi timur) menyentuh tepi timur matahari, sehingga memulai gerhana matahari sentral (total atau cincin).
 Kontak ketiga: saat tepi depan bulan (barat) meninggalkan tepi barat matahari, mengakhiri gerhana matahari sentral dan kembalinya gerhana sebagian.
 Kontak keempat: saat tepi belakang bulan (timur) meninggalkan tepi barat matahari, sehingga bulan sama sekali tidak lagi menutupi matahari dan gerhana berakhir.

Perhitungan

Geometri 

Daerah yang sepenuhnya ditutupi bulan dari cahaya matahari disebut umbra (lihat arsiran gelap di gambar "Geometri gerhana matahari total" di samping). Permukaan bumi yang berada dalam umbra dapat mengamati gerhana matahari total. Di sekitar umbra terdapat penumbra, yaitu daerah lebih besar yang hanya mengalami gerhana sebagian karena posisi bulan tidak menutupi seluruh diameter matahari. Umbra berbentuk kerucut yang semakin mengecil ketika menjauh dari matahari, dan setelah di akhir kerucut tersebut terdapat antumbra. Di antumbra, bayangan bulan tidak menutupi seluruh matahari sehingga terlihat gerhana cincin.

Orbit bulan mengelilingi bumi memiliki kemiringan sekitar 5° terhadap bidang orbit bumi mengelilingi matahari (ekliptika). Alhasil, umumnya saat terjadi bulan baru bulan tidak tepat berada di antara bumi dan matahari, melainkan melewati matahari sedikit ke utara atau ke selatan sehingga tidak terjadi gerhana matahari. Gerhana matahari hanya terjadi ketika bulan baru terjadi bersamaan atau berdekatan dengan saat orbit bulan melintasi bidang ekliptika.

Geometri gerhana matahari juga dipengaruhi orbit bulan yang berbentuk elips. Jarak antara bumi dan bulan dapat berubah hingga 6% dari rata-rata, sehingga mengakibatkan bulan tampak membesar atau mengecil dari bumi, dan menentukan apakah terjadi gerhana total atau cincin. Matahari juga tampak membesar dan mengecil sesuai berubahnya jarak bumi dari matahari yang juga memiliki orbit elips, tetapi efeknya lebih kecil. Rata-rata bulan tampak lebih kecil dibandingkan dengan matahari, dan peluang gerhana cincin lebih tinggi dibandingkan dengan gerhana total (sekitar 60% gerhana sentral adalah gerhana cincin). Gerhana total terjadi ketika bulan mendekati bumi melewati rata-rata.

Bulan mengelilingi bumi setiap 27,3 hari jika dihitung dari kerangka acuan tetap, periode revolusi ini disebut dengan bulan nujumi atau sideris. Namun, selama periode ini bumi juga bergerak mengelilingi matahari, sehingga periode antara sebuah bulan baru dan bulan baru selanjutnya lebih panjang dibandingkan panjang bulan nujumi, yaitu sekitar 29.5 hari. Periode ini disebut bulan iqtirani atau sinodis, dan merupakan panjang bulan yang digunakan dalam kalender kamariah seperti kalender Hijriyah atau kalender Jawa.

Dalam orbitnya yang miring, bulan melintasi ekliptika dua kali: dari selatan ke utara (disebut "simpul naik") dan kembali dari utara ke selatan ("simpul turun"). Namun, posisi simpul-simpul ini selalu berpindah akibat pengaruh gravitasi matahari terhadap bulan, dengan arah berlawanan orbit dan siklus 18,6 tahun. Gerakan simpul ini berarti siklus bulan melintasi simpul naik dan simpul turun lebih pendek dibanding periode bulan nujumi. Periode siklus ini disebut bulan drakonis. Selain itu, perigeo atau titik terdekat bulan dengan bumi juga berubah-ubah di orbitnya dalam siklus 8,85 tahun. Rentang antara suatu perigeo dengan perigeo selanjutnya sedikit lebih panjang dari bulan sideris dan disebut bulan anomalistis.

Posisi simpul naik dan simpul turun di langit bumi relatif terhadap matahari berulang dalam siklus sepanjang kira-kira 346,6 hari, dan periode ini disebut satu tahun gerhana. Gerhana matahari hanya dapat terjadi pada jika bulan baru terjadi berdekatan dengan simpul naik dan simpul turun. Rentang waktu di sekitar dua simpul ini disebut musim gerhana yang terjadi setiap 173,3 hari (346,6 hari/2). Kadang, dua gerhana matahari dapat terjadi dalam satu musim jika dua bulan baru berturut-turut terjadi cukup dekat setelah dan sebelum sebuah simpul. Dalam setahun, paling tidak ada dua gerhana matahari (berdekatan dengan kedua musim gerhana). Karena tahun gerhana lebih pendek dibanding tahun masehi, lima gerhana matahari dapat terjadi dalam setahun. Hal ini terjadi terakhir kali pada 1935, yaitu pada 5 Januari dan 3 Februari (musim gerhana pertama), 30 Juni dan 30 Juli (musim gerhana kedua), dan 25 Desember (musim gerhana pertama dari tahun gerhana selanjutnya). Selain itu, gerhana bulan juga hanya dapat terjadi pada musim gerhana ini. Maksimal tiga gerhana (dua gerhana matahari dan satu gerhana bulan, atau sebaliknya) dapat terjadi dalam satu musim, dan tujuh total gerhana dapat terjadi dalam satu tahun (terakhir kali pada 1982, yaitu tiga gerhana bulan dan empat gerhana matahari).

Gerhana hanya dapat terjadi ketika posisi matahari terletak 15–18° atau lebih dekat dengan simpul ketika simpul tersebut dilewati bulan (untuk gerhana sentral, batasnya adalah 10–12°). Batas-batas ini disebut batas gerhana, dan memiliki rentang karena ukuran tampak dan kecepatan tampak bulan serta matahari berubah-ubah sepanjang tahun. Karena batas-batas ini, setiap musim gerhana memiliki jendela maksimal sebesar 36° untuk terjadinya gerhana (atau 24° untuk gerhana total). Posisi relatif matahari bergeser sekitar 29° dalam satu bulan drakonis (lebih kecil dari "jendela" 36°) dan inilah sebabnya dua gerhana dapat terjadi dalam dua bulan berturut-turut. Dua gerhana yang berturut-turut umumnya adalah dua gerhana sebagian, atau kadang satu gerhana sebagian dan satu gerhana sentral.

Jalur yang dilewati gerhana matahari 
Dalam gerhana sentral, bayangan sentral bulan (umbra untuk gerhana total atau antumbra pada gerhana cincin) bergerak dengan cepat dari barat ke timur di permukaan bumi. Bumi juga berputar dari barat ke timur, dengan kecepatan 28 km/menit di khatulistiwa, tetapi revolusi bulan lebih cepat yaitu 61 km/menit sehingga gerakan bayangan bulan hampir selalu mendekati arah barat–timur dengan kecepatan relatif sebesar selisih antara kecepatan orbit bulan dikurangi kecepatan rotasi bumi.

Jalur yang dilewati bayangan ini memiliki lebar yang tergantung pada jarak bulan dan matahari dari bumi. Jika bulan relatif dekat dengan bumi, umbranya dapat menutupi wilayah yang lebih besar sehingga jalur yang dilewati gerhana sentral dapat memiliki lebar hingga 267 km dan durasi melebihi 7 menit. Di luar jalur bayangan sentral ini, penumbra (yang menyebabkan gerhana sebagian) menutupi wilayah permukaan bumi yang jauh lebih besar. Umbra umumnya memiliki lebar 100 hingga 160 km, sedangkan penumbra dapat memiliki diameter melebihi 6400 km.

Durasi 
Faktor-faktor berikut menentukan lamanya sebuah gerhana matahari total, dimulai dari yang perannya paling besar:
 Posisi bulan yang semakin dekat dari bumi (sehingga tampak lebih besar)
 Posisi bumi yang semakin jauh dari matahari (sehingga matahari tampak kecil)
 Pusat gerhana terjadi semakin dekat ke khatulistiwa (kecepatan rotasi bumi lebih tinggi sehingga selisihnya dengan kecepatan umbra lebih kecil)
 Vektor jalur gerhana (pada titik pusatnya) yang semakin lurus ke timur (sehingga searah dengan vektor rotasi bumi)
 Pusat gerhana terjadi mendekati saat terjadi zenit matahari

Berdasarkan perhitungan, gerhana matahari terpanjang yang diketahui saat ini diperkirakan aka terjadi pada 16 Juli 2186, dengan lama 7 menit 29 detik di langit utara Guyana.

Frekuensi dan siklus 

Gerhana matahari total adalah kejadian langka. Rata-rata, sebuah gerhana matahari total terjadi setiap 18 bulan sekali di suatu tempat di bumi, tetapi untuk tempat yang sama diperkirakan hanya terjadi rata-rata setiap 360 hingga 410 tahun. Gerhana matahari total hanya berlangsung paling lama beberapa menit di setiap lokasi, karena umbra bergerak ke timur melebihi 28 km/menit. Pada 1973, sekelompok pengamat di atas pesawat supersonik Concorde berhasil mengamati gerhana matahari total selama 74 menit dengan cara terbang dengan kecepatan 2.05 Mach searah jalur yang dilewati umbra.

Tanggal dan waktu terjadinya gerhana dapat diprediksi dengan perhitungan siklus gerhana. Saros adalah salah satu siklus gerhana yang paling dikenal dan paling akurat. Sebuah siklus panjang sekitar 6.585,3 hari (sekitar 18 tahun), dan dalam setiap siklus terjadi gerhana dengan jadwal yang hampir persis sama. Karena jumlah harinya tidak bulat, dalam siklus berikutnya posisi terjadinya gerhana akan bergeser sebesar 120° bujur ke arah barat. Posisi lintang juga akan bergeser sedikit (ke selatan dalam siklus bernomor ganjil dan ke utara dalam siklus bernomor genap). Terdapat banyak siklus saros yang aktif bersamaan dengan jadwal yang berbeda-beda, dan setiap siklus memiliki panjang 1226–1550 tahun dan terdiri dari 69–87 gerhana (40–60 di antaranya adalah gerhana sentral). Setiap siklus diawali dengan gerhana sebagian di dekat kawasan kutub, lalu bergeser perlahan-lahan diikuti serangkaian gerhana total atau cincin, dan berakhir di kutub yang berlawanan dengan gerhana sebagian.

Tiap tahun masehi memiliki dua hingga lima gerhana matahari, dan satu gerhana matahari terjadi setiap musim gerhana. Sejak dimulainya kalender Gregorius pada 1582, tahun dengan lima gerhana matahari terjadi pada 1693, 1758, 1805, 1823, 1870, dan 1935, dan selanjutnya akan terjadi pada 2206. Menurut perhitungan, hal ini akan terjadi lagi pada 2206. Rata-rata, terjadi 240 gerhana matahari dalam setiap abad.

Gerhana matahari total terakhir 
Adanya gerhana matahari total dan cincin terjadi karena kondisi unik bumi yang memungkinkan bulan dapat seluruhnya menutupi matahari (gerhana total) dan juga dapat terlihat lebih kecil (gerhana cincin). Ratusan juta tahun yang lalu, bulan terletak jauh lebih dekat ke bumi. Alhasil, ketika itu bulan selalu dapat sepenuhnya menutupi matahari dan tidak pernah terjadi gerhana cincin. Karena orbit bulan bergerak menjauhi bumi (sekitar 3.8 cm setiap tahun), pada ratusan juta tahun yang akan datang bulan akan berada terlalu jauh dari bumi sehingga tidak dapat sepenuhnya menutupi matahari, dan gerhana matahari total tidak akan terjadi lagi. Hal ini juga dipercepat dengan semakin terangnya matahari sehingga akan tampak semakin besar. Terdapat perkiraan yang berbeda-beda mengenai waktu terjadinya gerhana matahari total terakhir, berkisar dari 650 juta hingga 1,4 miliar tahun yang akan datang.

Gerhana matahari dalam sejarah 

Catatan sejarah mengenai gerhana matahari amat berguna untuk sejarawan, karena waktu terjadinya gerhana dapat dihitung dengan tepat sehingga bisa dihubungkan untuk menduga tanggal peristiwa-peristiwa lain maupun penanggalan kalender kuno. Contohnya, catatan Asiria menyebutkan sebuah gerhana matahari di Niniwe dalam sebuah peristiwa yang agaknya terjadi pada tahun ke-9 pemerintahan Ashur-dan III. Dengan perhitungan astronomi diketahui bahwa gerhana ini (kini disebut Gerhana Asyur) terjadi tepat pada 15 Juni 763 SM, sehingga memungkinkan penanggalan bukan hanya masa pemerintahan Ashur-dan III, tetapi juga interpolasi peristiwa-peristiwa lain di Asiria Kuno hingga 910 SM.

Selain itu, sekelompok peneliti Universitas Cambridge menduga bahwa  menyebutkan peristiwa gerhana matahari cincin pada 30 Oktober 1207 SM, dan menggunakannya untuk memperkirakan masa pemerintahan para Firaun Mesir Kuno. 4.000 tahun lalu, Raja Tiongkok Zhong Kang dilaporkan memenggal dua ahli falak yang gagal memprediksi gerhana matahari. Contoh penanggalan yang lebih spekulatif dilakukan oleh ahli arkeologi Bruce Masse, yang mengubungkan gerhana matahari pada 10 Mei 2807 SM dengan sebuah tubrukan meteor di Samudra Hindia, dengan alasan bahwa banyak mitos-mitos kuno yang menghubungkan gerhana matahari dengan peristiwa banjir.

Dalam sejarah, gerhana juga sering dianggap sebagai firasat atau pertanda. Sejarawan Yunani Kuno Herodotos menyebutkan bahwa Thales dari Miletos memprediksi sebuah gerhana yang terjadi saat pertempuran antara Bangsa Mede dan Bangsa Lydia. Kedua kubu langsung menghentikan pertempuran dan berdamai akibat gerhana ini. Gerhana ini banyak dipelajari ilmuwan kuno maupun modern, tetapi mereka masih belum sepakat mengenai gerhana yang cocok dengan peristiwa ini. Salah satu kemungkinan adalah gerhana pada 28 Mei 585 SM yang terjadi dekat Sungai Halys (kini Sungai Kızılırmak) di Asia Kecil. Herodotos juga menyebutkan terjadinya gerhana sebelum Kaisar Persia Xerxes I berangkat menyerang Yunani. Menurut sejarah tradisional, serangan Xerxes terjadi pada 480 SM, yang mungkin cocok dengan gerhana matahari cincin di Sardis, Asia Kecil pada 17 Februari 478 SM (diusulkan oleh John Russel Hind) atau sebuah gerhana matahari sebagian di Persia pada 2 Oktober 480 SM.. Herodotos juga melaporkan gerhana matahari di Sparta saat Invasi Persia kedua ke Yunani. Namun, tanggal gerhana di Sparta yang mendekati peristiwa ini (1 Agustus 477 SM) tidak cocok dengan tanggal invasi Persia yang diterima sejarawan. Ada juga upaya memperkirakan tanggal tepat Penyaliban Yesus (dan Jumat Agung) dengan mengasumsikan bahwa Kegelapan saat Penyaliban terjadi akibat gerhana matahari. Upaya ini umumnya menemui jalur buntu karena peristiwa tersebut terjadi pada Paskah Yahudi yang terjadi pada bulan purnama dan tidak memungkinkan gerhana matahari. Selain itu, Injil Lukas menyebutkan kegelapan tersebut berlangsung sekitar tiga jam, sedangkan gerhana matahari total tidak mungkin melebihi delapan menit.

Catatan gerhana di Tiongkok dimulai dari 720 SM. Ahli falak abad ke-4 SM Shi Shen menyebutkan prediksi gerhana menggunakan posisi relatif matahari dan bulan. Di belahan bumi barat, tidak banyak catatan gerhana yang ditulis sebelum 800 M, yaitu ketika ilmuwan Muslim dan biarawan-biarawan Kristen mulai melakukan pengamatan pada Abad Pertengahan Awal. Ahli falak Muslim Ibnu Yunus mencatat perhitungan jadwal gerhana sebagai salah satu dari banyak hal yang menghubungkan ilmu falak (astronomi) dengan syariah Islam, karena memungkinkan perkiraan waktu pelaksanaan salat kusuf. Catatan pengamatan korona matahari paling awal yang diketahui berasal dari Konstantinopel pada 968 M.

Gerhana matahari total pertama kali diamati melalui teleskop di Prancis pada 1706. Sembilan tahun kemudian, ahli astronomi Inggris Edmund Halley memprediksi dan mengamati gerhana matahari pada 3 Mei 1715. Berbagai pengamatan terhadap korona saat terjadi gerhana matahari dan meningkatkan pengetahuan komunitas ilmiah tentang matahari. Korona dikenali sebagai bagian atmosfer matahari pada 1842, dan gerhana matahari total 28 Juli 1851 diabadikan dengan foto daguerreotype untuk pertama kalinya. Analisis spektroskopi dilakukan pada gerhana matahari 18 Agustus 1868 dan berperan menghasilkan informasi mengenai komposisi kimia matahari.

Mengamati gerhana matahari 

Mengamati fotosfer (bundaran terang matahari) secara langsung, bahkan hanya dalam beberapa detik, dapat mengakibatkan kerusakan permanen di retina mata karena kuatnya radiasi (tampak maupun tak tampak) yang dipancarkan fotosfer. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan penglihatan, bahkan hingga menyebabkan kebutaan. Karena retina tidak dapat merasakan nyeri, kerusakan retina dapat terjadi tanpa disadari.

Dalam kondisi normal, matahari begitu terang sehingga sangat sulit untuk menatap fotosfer secara langsung selama beberapa detik. Namun, saat gerhana, matahari tertutup oleh bulan sehingga lebih mudah dan lebih menarik untuk dilihat. Melihat ke arah matahari saat gerhana memiliki bahaya yang sama dengan kondisi normal, kecuali pada saat matahari tertutup sepenuhnya. Hal ini tidak terjadi pada gerhana sebagian dan gerhana cincin; pada gerhana total hal ini hanya terjadi pada waktu sangat singkat dan di luar waktu singkat tersebut matahari hanya tertutup sebagian. Melihat matahari, sekalipun dengan menggunakan peralatan seperti teropong, teleskop, dan kamera optis amat berbahaya dan dapat menyebabkan kerusakan mata permanen dalam kurang dari satu detik.

Mengamati gerhana sebagian dan gerhana cincin 
Untuk menghindari kerusakan mata, pengamatan gerhana matahari sebagian dan cincin (termasuk gerhana sebagian yang terjadi sebelum dan sesudah gerhana total) membutuhkan alat pelindung mata atau metode pengamatan tidak langsung. Pelindung mata dilakukan dengan filter yang dirancang khusus untuk menghalangi radiasi berbahaya dari matahari. Kacamata hitam biasa atau alat-alat rumah biasanya tidak cukup untuk tujuan ini.

Cara yang lebih aman untuk mengamati gerhana adalah pengamatan tidak langsung. Hal ini dapat dilakukan dengan memproyeksikan citra matahari ke sebuah layar, misalnya sebuah kertas putih. Hal ini dapat dilakukan dengan menempatkan sepotong kardus dengan lubang kecil (berdiameter 1mm) di antara matahari dan layar, alat ini disebut kamera lubang jarum. Selain kamera lubang jarum, dapat digunakan teleskop kecil atau teropong yang dapat memperbesar proyeksi matahari di layar.

Mengamati gerhana matahari total 

Ketika seluruh matahari tertutup oleh bulan dalam gerhana matahari total, gerhana dapat dilihat langsung tanpa risiko kerusakan penglihatan. Tetapi, keadaan ini hanya berlangsung beberapa menit dan didahului serta diakhiri gerhana sebagian yang tidak aman untuk dilihat langsung. Gerhana matahari total diawali dengan Efek Manik Baily, secercah sinar matahari terakhir yang tampak di bumi karena menembus lembah-lembah di permukaan bulan. Setelah itu, matahari terlihat begitu redup sehingga tidak bisa dilihat melalui filter. Korona matahari—yang biasanya terlalu redup untuk tampak dari bumi—menjadi terlihat. Kromosfer, tonjolan matahari, dan bahkan semburan matahari mungkin juga terlihat. Saat gerhana total berakhir, Efek Manik Baily terjadi lagi di sisi bulan yang berlawanan.

Fotografi 
Gerhana dapat difoto dengan peralatan kamera sederhana, walaupun hasilnya akan sulit untuk sama dengan pemandangan gerhana sesungguhnya. Agar bundaran matahari dan bulan terlihat jelas, dibutuhkan lensa fokus panjang dengan pembesaran tinggi, dan agar bundaran tersebut terlihat besar di hasil foto, dibutuhkan lensa dengan panjang fokus hingga 500 mm. Melihat gerhana melalui jendela bidik optik di kamera dapat merusak mata seperti halnya melihat gerhana secara langsung. Menggunakan layar elektronik tidak berbahaya untuk mata, tetapi dapat merusak sensor kamera tertentu.

Pengejar gerhana 
Terdapat komunitas yang gemar mengamati dan merasakan gerhana matahari serta sering bepergian untuk mengikuti tempat terjadinya fenomena tersebut, terutama gerhana matahari total. Seseorang yang demikian disebut umbrafil ("pencinta bayangan", dari kata umbra yang berarti bayangan dan digunakan untuk menamai bayangan bulan yang menyebabkan gerhana total). Mereka dapat mengetahui jadwal dan lokasi gerhana dari situs-situs internet dan melakukan penyelidikan untuk menemukan tempat yang tepat berdasarkan faktor seperti cuaca maupun politik setempat.

Fenomena terkait

Teori relativitas dan gerhana 1919 

Pengamatan dalam gerhana matahari total 29 Mei 1919 berperan membuktikan teori relativitas umum Albert Einstein. Salah satu prediksi teori relativitas umum adalah fenomena lensa gravitasi, yaitu prediksi bahwa benda dengan massa besar dapat "membengkokkan" cahaya jika berada di antara sumber cahaya dan pengamat. Gerhana matahari adalah salah satu kesempatan untuk membuktikan teori ini, karena dengan menggelapnya matahari pengamat di bumi dapat mengamati bintang-bintang yang berada di belakang matahari. Ilmuwan Arthur Eddington mengamati posisi dan jarak antara bintang-bintang di rasi Taurus saat berada di belakang gerhana matahari (dengan kata lain, saat matahari berada di antara pengamat di bumi dan sumber cahaya di bintang-bintang tersebut) dan membandingkannya dengan saat tidak ada matahari. Menurut hasil pengamatan dan perhitungannya, Eddington menyatakan bahwa hasilnya sesuai dengan prediksi lensa gravitasi. Pengumuman penemuan ini pada 8 November 1919 di London menjadi awal diterimanya relativitas umum Einstein. Hasil percobaan Eddington sendiri masih mendekati ambang akurasi, tetapi kemudian dikonfirmasi oleh pengamatan-pengamatan lainnya, termasuk pengamatan radio terhadap 3C 279 yang lewat di belakang matahari setiap tahun, dan pengamatan satelit Hipparcos (1989—1993) milik Badan Antariksa Eropa terhadap bintang-bintang di belakang matahari. Dengan peralatan di satelit ini, efek pembengkokan cahaya oleh gravitasi matahari dapat diamati tanpa adanya gerhana.

Anomali gravitasi 
Gerhana matahari, terutama gerhana matahari total, kerap diikuti laporan fenomena-fenomena anomali terkait gravitasi. Pada 1954 dan 1959, fisikawan Maurice Allais melaporkan gerakan-gerakan bandul yang tidak wajar pada saat gerhana matahari. Fenomena ini disebut Efek Allais dan hingga kini keabsahan dan penjelasannya masih diperdebatkan. Pada 1970, Erwin Saxl dan Mildred Allen juga mengamati perubahan mendadak pada gerakan bandul torsi. Ilmuwan Tiongkok Qian-shen Wang beserta rekan-rekannya mengemukakan bahwa pengamatannya pada gerhana matahari 1997 menunjukkan kemungkinan adanya efek "perisai gravitasi", tetapi hasil ini masih diperdebatkan. Wang dan rekannya Xin-She Yang menerbitkan analisis data baru pada tahun 2002 dan berpendapat bahwa fenomena ini masih belum dapat dijelaskan.

Satelit buatan 

Satelit buatan yang mengitari bumi juga dapat berada di antara matahari dan bumi, tetapi tidak ada satelit yang besarnya cukup untuk menyebabkan gerhana. Peristiwa ini disebut transit, dan satelit biasanya hanya lewat di depan matahari dalam hitungan detik. Seperti halnya transit planet-planet, peristiwa tidak menyebabkan gelap.

Satelit buatan ataupun wahana antariksa juga dapat digunakan untuk mengamati gerhana matahari di luar atmosfer bumi, sehingga tidak terpengaruh keadaan cuaca. Kru wahana Gemini 12 milik Amerika Serikat mengamati gerhana matahari total dari luar angkasa pada 1966. Satelit Mir milik Rusia mengamati fase gerhana sebagian dalam gerhana total tahun 1999. Sejumlah satelit, termasuk International Space Station, mengamati gerhana matahari 21 Agustus 2017. Pada Juli 1975, wahana Apollo CSM-111 berposisi di antara matahari dan wahana Soyuz 19, menyebabkan "gerhana matahari" buatan di wahana Soyuz sehingga awaknya dapat mengamati dan mengambil foto korona matahari.

Gerhana dan energi surya 
Gerhana matahari 20 Maret 2015 adalah gerhana pertama yang menyebabkan efek signifikan terhadap sistem energi listrik. Wilayah benua Eropa dan Britania Raya menggunakan sekitar 90 gigawatt energi surya dan produksi diperkirakan turun sebesar 34 gigawatt dibandingkan dengan cuaca cerah, sehingga penyedia listrilk melakukan upaya aktif untuk menghindari kekurangan listrik.

Lihat pula 
 Daftar gerhana matahari
 Gerhana
 Gerhana bulan
 Gerhana matahari pada tanggal 20 April 2023

Referensi

Pranala luar 

  Jadwal dan lokasi gerhana yang akan terjadi  menurut perhitungan astronomi

 
Fenomena alam