Jokin paikka Maassa Kuu peittelee Auringon keskimäärin joka 18. kuukausi. Jää kuitenkin samaan paikkaan, ja odotus on paljon pidempi: täydellinen auringonpimennys palaa samaan paikkaan vain kerran 360-410 vuodessa keskimäärin. Juuri tämä harvinaisuus saa ihmiset lentämään mantereiden yli seisomaan Kuun varjon alla muutamaksi lyhyeksi minuutiksi.
Auringonpimennys tapahtuu, kun Kuu kulkee suoraan Auringon ja Maan välillä, heittäen kapean varjon planeetan pinnalle. Tuon varjon sisällä päivä muuttuu lyhyesti hämäriin, ja Auringon normaalisti näkymätön ulkoilmakehä välähtää näkyviin. Seuraavaksi tulee se, mitä satoja vuosia auringonpimennyksiä havainnoimalla ja yli sata vuotta pimennystutkimuksella on paljastunut.
Kerran kolmen vuosisadan välein: Kuinka harvinaista (ja kuinka pitkä) täydellisyys voi olla
Jopa täydellisissä olosuhteissa täydellisyys ei kestä kauan. Kun pimennys tapahtuu Kuun ollessa hyvin lähellä perigee:a – lähintä pistettä Maahan – varjon raita voi levitä jopa 267 kilometriin (166 mailia), ja täydellisyys itse voi kestää yli 7 minuuttia. Oikeat pimennykset harvoin saavuttavat tätä rajaa: pisin laskettu pimennys tapahtuu vasta 16. heinäkuuta 2186, jolloin täydellisyys pohjoisessa Guyanassa kestää 7 minuuttia 29 sekuntia.
Tällaiset pimennykset ovat ennustettavissa vuosisatojen etukäteen, koska ne toistuvat kiinteällä syklillä, jota kutsutaan sarokseksi. Yksi täysi sykli kattaa tarkalleen 223 synodista kuukautta, mikä vastaa 18 vuotta, 11 päivää ja 8 tuntia, yhdessä kahden muun kuun syklin läheisten vastaavuuksien kanssa – drakoniikan ja anomalististen kuukausien. Tämän syklin tunteminen antaa astronomille mahdollisuuden laskea vuosisatoja etukäteen, kuinka kauan tietyn kaupungin on odotettava seuraavaa näkemystä täydellisyydestä.
1919 pimennys, joka kirjoitti fysiikan uudelleen
Mikään pimennys ei antanut enemmän tieteelle kuin vuoden 1919 pimennys. Kun täydellisyys pyyhkäisi tropiikkeja sinä vuonna, tähtitieteilijä Arthur Eddington havaitsi tähtien valon reunustavan Auringon reunaa ja havaitsi, että se oli taipunut, aivan kuten Einsteinin tuolloin vielä uusi yleisen suhteellisuusteorian ennusti. Muutaman kuukauden kuluttua, 8. marraskuuta 1919, tulokset julkistettiin Lontoossa, merkiten Newtonin vuosisatoja vanhan painovoimamallisen lopun ja Einsteinin mallin alkua.
Albert Einstein, 40-vuotias berliiniläinen ajatuksensa takana, tuli käytännössä yössä maailman kuuluisimmaksi tiedemiehenä. Itse vuoden 1919 mittaukset eivät kuitenkaan olleet täysin yhtenäisiä: valon taivutus, joka mitattiin Príncipe-saaren havainnointipaikassa, osoittautui hieman alhaisemmaksi kuin ennustettu arvo, kun taas Brasilian asemalta saatu lukema oli hieman suurempi – ero, johon kriitikot osoittaisivat vuosikymmeniä.
Painavoiman outo käyttäytyminen täydellisyyden aikana
Suhteellisuusteoria ei vahvistunut vain kerran. Vuosikymmenet myöhemmin ESA:n Hipparcos-satelliitti, joka lennettiin vuosina 1989-1993, seurasi tähtien valoa riittävällä tarkkuudella antaakseen selkeimmän vahvistuksen samasta vuoden 1919 ennusteesta.
Kaikki pimennyksiä ja painovoimaa koskeva ei kuitenkaan sopeudu hyvin. Yksi tutkimus, joka mittasi painovoimaa täydellisen auringonpimennyksen aikana, havaitsi pienen mutta todellisen anomalian, 7,0 ± 2,7 × 10^-8 m/s²:n siirtymän paikallisessa painovoimassa, ja sen tekijät ehdottivat, että tulos voisi viitata jonkinlaiseen suojaavaan vaikutukseen täydellisyyden aikana. Se on muistutus siitä, että jopa vuosisata Eddingtonin jälkeen täydellinen pimennys antaa fyysiikoille mahdollisuuden testata painovoimaa tavoilla, joita mikään Maan laboratoria ei voi.
Auringon piilotettu korona
Täydellinen pimennys on pohjimmiltaan ainoa kerta, kun joku Maalla voi nähdä koronan – Auringon ulkoilmakehän – paljaalla silmällä. Se käyttäytyy kuin outo käänteisyys sille, kuinka lämpö normaalisti toimii: Auringon näkyvä pinta kulkee noin 4500-6000°C:ssa, mutta ohut korona sen yläpuolella nousee miljoonan asteen Celsiuksen yli – loikka, jota fyysikot eivät vieläkään pysty täysin selittämään.
Ihmiset ovat dokumentoineet tätä kummallista valokehää yli tuhat vuotta – varhaisin tunnettu raportti havainnoidusta koronasta tulee Konstantinopelista vuodelta 968 jKr. Koska luonnollinen täydellisyys on niin lyhyt, Euroopan avaruusjärjestö rakensi keinon luoda lisää: kaksoisesatelliitin Proba-3-missio lentää yhden satelliitin Auringon eteen estämään sitä toiselta, tuottaen keinotekoiset pimennykset, jotka muodostavat 1000 tuntia tarkkailun aikaa kahden vuoden aikana, paljon enemmän kuin mikään luonnollinen pimennys koskaan voisi tarjota.
Valon helmistä ja ensimmäinen pimennyksen valokuva
Sekunteja ennen ja jälkeen täydellisyyden auringon valo, joka puristuu Kuun piikkisen reunan laaksojen läpi, hajoaa kirkkaan pisteen sarjaan. Vuonna 1715, vuosikymmeniä ennen kuin kukaan keksi sille nimen, tähtitieteilijä Edmund Halley oli ensimmäinen henkilö, joka kirjoitti ylös sen, mitä kutsumme nyt Baileyn helmiksi ja timanttisormukseksi.
Valokuvaus saavutti astronomian yli vuosisadan jälkeen. Tunnetuin vanhin auringonpimennyksen valokuva otettiin 28. heinäkuuta 1851 Julius Berkowihin toimesta, joka käytti dagerotypian prosessia – hauras hopeavalkon tekniikka, jonka takaa ovat jotkut valokuvan vanhimmat säilyneet kuvat.
Amerikan 2017 pimennys, numeroina
Useimmin katsottu pimennys viimeaikaisessa muistissa pyyhkäisi rannikolta rannikolle Yhdysvalloissa elokuussa 2017, sen täydellisyyden polku kosketti sekä Tyynta että Atlanttia – jotakin, mikä ei ollut tapahtunut sitten 1918.
Tuo varjo oli valtava: se pyyhkäisi noin 16 prosenttia Yhdysvaltojen koko alueesta, vaikka suurin osa tuosta polusta kulki avoimen valtameren yli maa- rannikon sijaan. Maalla täydellisyys viivyi pisimmäksi yli Giant City State Park'in eteläisessä Illinoisissa, aivan Carbondalin ulkopuolella, kestäen 2 minuuttia 41,6 sekuntia – pisimmän akajoittain, jonka mikään yksittäinen maa-alue koki sinä päivänä.