Et sted på Jorden formørker Månen Solen i gennemsnit hver 18. måned. Bliv på ét sted, og ventetiden er meget længere: en total solformørkelse vender tilbage til samme sted kun én gang hver 360 til 410 år i gennemsnit. Det er præcis denne sjældenhed, der får mennesker til at flyve over kontinenter for at stå i Månens skygge i nogle få flygtende minutter.
En solformørkelse opstår, når Månen passerer direkte mellem Solen og Jorden og kaster en smal skygge på planetens overflade. Inden i den skygge bliver dag kort til tusmørke, og Solens normalt usynlige ydre atmosfære blinker i sigte. Hvad der følger er, hvad århundreder af formørkelseobservation og mere end et århundredes formørkelsesfysik har afsløret.
En gang hver tredje århundrede: Hvor sjælden (og hvor lang) kan totalitet være
Selv under perfekte forhold varer totaliteten ikke længe. Når en formørkelse opstår med Månen meget tæt på perigeum – dens nærmeste punkt til Jorden – kan skyggebanen udvide sig til helt op til 267 km (166 miles), og totaliteten selv kan vare længere end 7 minutter. Rigtige formørkelser når sjældent den grænse: den længste, der er beregnet, vil først finde sted 16. juli 2186, når totaliteten over Nord-Guyana varer 7 minutter 29 sekunder.
Formørkelser som disse kan forudsiges århundreder på forhånd, fordi de gentager sig på en fast cykel kaldet saros. En fuld cykel dækker nøjagtigt 223 synodiske måneder, svarende til 18 år, 11 dage og 8 timer, sammen med tætte match på to andre månecyklusser, de drakoniske og anomalistiske måneder. At kende denne cykel er det, der gør det muligt for astronomer at beregne århundreder på forhånd præcis, hvor længe en given by må vente på sit næste glimt af totalitet.
Formørkelsen i 1919, som skrev fysik på ny
Ingen formørkelse gjorde mere for videnskaben end den i 1919. Da totaliteten fejede over troperne det år, observerede astronom Arthur Eddington stjernelys glide langs Solens kant og fandt, at det var bøjet, præcis som Einsteins dengang nye teori om almen relativitet forudsagde. Måneder senere, 8. november 1919, blev resultaterne annonceret i London, hvilket markerede slutningen på Newtons århundreders gravitationsmodel og begyndelsen på Einsteins.
Albert Einstein, den 40-årige berliner bag ideen, blev praktisk talt over natten verdens mest berømte videnskabsmand. Målingerne fra 1919 selv var imidlertid ikke helt ensartede: lysbuningen registreret på observatoriestedet på Príncipe viste sig at være noget lavere end den forudsagte værdi, mens aflæsningen fra det brasilianske sted var noget højere – en forskel, som kritikere ville påpege i årtier.
Mærkelig opførsel af tyngdekraft under totalitet
Relativiteten blev ikke bekræftet blot én gang. Årtier senere leverede ESA's Hipparcos-satellit, som fløj fra 1989 til 1993, sporings-stjernelys med tilstrækkelig præcision til at give den klarest bekræftelse til dato af samme forudsigelse fra 1919.
Ikke alt om formørkelser og tyngdekraft stemmer imidlertid perfekt. En undersøgelse, der målte tyngdekraft under en total solformørkelse, opdagede en lille men reel anomali, et skift på 7,0 ± 2,7 × 10^-8 m/s² i det lokale tyngdetræk, og dets forfattere foreslog, at resultatet kunne pege på en slags afskærmningseffekt under totaliteten. Det er en påmindelse om, at selv et århundrede efter Eddington giver en total formørkelse fysikere stadig mulighed for at teste tyngdekraft på måder, som intet laboratorium på Jorden kan.
Solens skjulte krone
En total formørkelse er i det væsentlige den eneste gang, nogen på Jorden kan se corona – Solens ydre atmosfære – med det blotte øje. Det opfører sig som en mærkelig vending af, hvordan varme normalt fungerer: Solens synlige overflade løber omkring 4500-6000°C, men corona tynde over det klatrer forbi en million grader Celsius, et hop som fysikere stadig ikke helt kan forklare.
Mennesker har dokumenteret denne uhyggelige lyskrans i mere end tusinde år – den ældste kendt beretning om en observeret corona kommer fra Konstantinopel år 968 e.Kr. Fordi naturlig totalitet er så kort, byggede Den Europæiske Rumorganisation en måde at producere mere af det på: Proba-3 dobbelt-satellit-missionen flyver én satellit foran Solen for at blokere den for den anden, hvilket producerer kunstige formørkelser, der summerer til 1000 timers observationstid over to år, langt mere end nogen naturlig formørkelse nogensinde kunne tilbyde.
Perler af lys og det første formørkelsefotografi
I sekunderne før og efter totaliteten bryder sollys, der presses gennem dale på Månens tandede kant, sig i en serie af lyse prikker. I 1715, årtier før nogen opfandt et navn for det, blev astronom Edmund Halley den første person, der skrev ned, hvad vi nu kalder Bailys perler og diamantringeffekten.
Fotografering nåede op med astronomi mere end et århundrede senere. Det ældste kendt fotografi af en solformørkelse blev taget 28. juli 1851 af Julius Berkowski, som brugte daguerreotypi-processen, den skrøbelige sølvpladeæte bag nogle af fotografiets ældst overlevende billeder.
Amerikas formørkelse i 2017, efter tallene
Den mest iagttaget formørkelse i nyere erindring fejede fra kyst til kyst over USA i august 2017, hvor dens totalitetsbane berørte både Stillehav og Atlanterhavet – noget, som ikke var sket siden 1918.
Denne skygge var enorm: den fejede over omkring 16 procent af hele USA's område, selvom størstedelen af denne bane løb over åbent hav i stedet for land. På jorden varede totaliteten længst over Giant City State Park i det sydlige Illinois, lige uden for Carbondale, og holdt i 2 minutter 41,6 sekunder – det længste interval, som noget enkelt sted på land oplevede den dag.