گرفتگي كامل خورشيد را بايد يكي از منظره‌هاي زيبا و در عين حال ترسناك طبيعت دانست. تنها موقعي مي‌توان اين پديده را ديد كه عوامل زيادي با هم انطباق پيدا كنند. خورشيد كره فروزان بسيار بزرگي است با قطري در حدود 109 برابر قطر زمين كه در فاصله 150 ميليون كيلومتري زمين واقع شده است. ماه فقط يك چهارم اندازه زمين را دارد. ولي 400 بار نزديكتر از خورشيد به زمين است. البته بديهي است كه اجسام را از فاصله‌هاي دورتر كوچكتر مي‌بينيم. اختلاف فاصله‌هاي ماه و خورشيد نيز سبب مي‌شود تا اندازه‌هايشان با هم برابري كنند. از اين رو ، آن دو در آسمان تقريبا به يك اندازه ديده مي‌شوند.
تاريخچه
در طول تاريخ ، اين پديده همواره مورد توجه اقوام و ملل مختلف بوده است. اغلب تمدن‌هاي كهن خورشيد گرفتگي را پديده‌اي شوم مي‌پنداشتند و درباره آن اعتقادات خرافي داشتند. چيني‌ها عقيده داشتند كه هنگام خورشيد گرفتگي اژدهايي خورشيد را مي‌بلعد. در بسياري از فرهنگ‌ها خورشيد گرفتگي بلايي آسماني پنداشته مي‌شده است. مردم هند در خلال گرفتگي خود را تا گردن در آب فرو مي‌كردند و اعتقاد داشتند كه با اين كار به خورشيد و ماه كمك مي‌كنند تا در برابر اژدها از خود دفاع كنند.
خورشيد گرفتگي از ديدگاه علمي
اندازه ظاهري خورشيد و ماه از زمين با هم برابر است. علت اين امر آن است كه فاصله اين دو جسم از كره ما متفاوت است. در نتيجه در زمانهايي كه ماه مسقيما از جلوي خورشيد عبور مي‌كند قرص خورشيد در پس آن پنهان مي‌شود. شرط لازم و كافي براي وقوع پيوستن كسوف آن است كه زمين ، خورشيد و ماه در يك خط يا تقريبا يك خط راست قرار بگيرند، به طوري كه سايه ماه بر بخشي از زمين بيافتد كل اين سايه از دو قسمت نيم سايه كه در قسمت بيروني است نيمه دروني كه تاريك و سياه است تشكيل شده است.
در محدوده نيم سايه ماه تنها قسمتي از خورشيد را پوشانده است كه به آن خورشيد گرفتگي جزيي مي‌گويند. در خلال گرفت بر اثر حركت ماه و چرخش زمين سايه ماه ، زمين را از غرب به شرق طي مي‌كند به اين سير حركتي سير گرفتگي كلي مي‌گويند. هر كسي كه در اين مسير باشد خورشيد را در حالت گرفت كلي خواهد ديد اين مسير در بيشترين حالت به 320 كيلومتر مي‌رسد و حدود نيم در صد سطح زمين را مي‌پوشاند. معمولا هر 1.5 سال خورشد گرفتگي كلي روي مي‌دهد اما ما در طول عمرمان شايد يك بار شانس تماشا اين پديده را داشته باشيم.
كسوف تنها براي زمين
تصادف شگفت‌آوري است كه اندازه ظاهري قمر زمين ، يعني ماه ، به اندازه ظاهري خورشيد برابر است. گرچه خورشيد 400 بار دورتر از ماه است اما 400 بار هم بزرگتر از آن است. قطر بسيار بزرگ خورشيد ، در اثر مشاهده از اين فاصله زياد ، كاملا كوچك ديده مي‌شود. اگر اين پديده جالب توجه وجود نداشت‌، نمي‌توانستيم اطلاعات بيشتري در مورد جو بيروني خورشيد به دست مي‌آوريم. به جز زمين ، در هيچ يك از سيارات منظومه شمسي پديده گرفتگي خورشيد روي نمي‌دهد.
علل كسوف
حدود 30 روز طول مي‌كشد تا ماه يك بار زمين را دور بزند. دو يا سه بار در هر سال ، ماه در مسير خود ، مستقيما از فاصله بيان زمين و خورشيد مي‌گذرد. در اين هنگام گرفت خورشيد رخ مي‌دهد. قرص تاريك ماه براي مدت كوتاهي همه خورشيد يا بخشي از آنرا مي‌پوشاند.
چرا هرگاه ماه از ميان زمين و خورشيد مي‌گذرد اين پديده اتفاق نمي‌افتد؟
دليل اين امر اينست كه مدار ماه و زمين با هم زاويه دارد و در بسياري از حالات ماه از بالا يا پايين قرص خورشيد مي‌گذرد. مدار زمين و ماه در دو نقطه به هم بر خورد مي‌كنند كه به اين دو نقطه گره‌هاي مداري مي‌گويند و ماه هر گاه در اين گره با زمين و خورشيد در يك خط قرار بگيرد خورشيد گرفتگي صورت مي‌گيرد.
انواع كسوف
كسوف كامل :
در اين حالت ماه در نزديك‌ترين فاصله خود به زمين قرار دارد و در يك خط راست نيز قرار دارند. در اين حالت كل قرص خورشيد در پشت ماه پنهان مي‌شود. سايه ماه فقط چند كيلومتر از سطح زمين را در بر مي‌گيرد و به موازات حركت ماه در مدار خود ، يك مسير طولاني منحني شكل در روي زمين مي‌پيمايد. تنها كساني مي‌توانند گرفتگي خورشيد را ببينند كه در جايي از اين مسير باريك و طولاني واقع باشند.
در هر نقطه ، مدت گرفتگي كامل ، بيشتر از دو تا پنج دقيقه طول نمي‌كشد. هر چه گرفتگي كامل نزديكتر مي‌شود، آسمان تاريك‌تر مي‌شود. و ستارگان بيشتري پديدار مي‌شوند. هنگامي كه قرص خورشيد كاملا پوشانده مي‌شود. هاله سفيد رنگ درخشاني در اطراف ماه مي‌درخشد. اين همان تاج است كه به صورت هاله‌اي از گازهاي رقيق و داغ از خورشيد جريان دارند. در كنار قرص سياه ماه ، حلقه باريك و سرخرنگي از گازهاي خورشيد به چشم مي‌خورد كه فام سپهر نام دارد.
كسوف جزئي :
ساعتي پيش از آغاز گرفتگي كامل ، ماه شروع به پوشاندن بخشي از خورشيد مي‌كند. در اين مرحله گرفتگي صرفا حالت جزئي دارد. در نواحي وسيعي در هر دو سوي مسير گرفتگي ، تنها گرفتگي جزئي قابل روئيت است. در بر خي گرفتگي‌ها فقط نيم سايه با زمين در تماس است و تمام سايه از افراز قطبين مي گذرد. طبعا اين نوع خورشيد گرفتگي در قطبين صورت مي‌گيرد.
كسوف حلقه‌اي :
فاصله خورشيد تا زمين و نيز فاصله تا ماه ثابت نيست. اين فاصله‌ها اندكي تغيير مي‌كنند. هنگامي كه زمين از حالت عادي خورشيد نزديكتر و از ماه دورتر است. اندازه ظاهري ماه كوچكتر از اندازه ظاهري خورشيد مي‌شود. اگر در اين مواقع گرفتگي رخ دهد، ماه نمي‌تواند قرص خورشيد را به طور كامل بپوشاند. در نتيجه حلقه درخشاني از نور خورشيد دور تا دور ماه را فرا مي‌گيرد. اين حالت را گرفت حلقه‌اي مي‌نامند. در گرفت حلقه‌اي ، آسمان همچنان روشن است و تاج خورشيدي نيز ديده نمي‌شود. به اين دليل ، ارزش علمي گرفت حلقه‌اي كم است.
ثبت كسوف
مردم در زمانهاي قديم از گرفتگي خورشيد مي‌ترسيدند. آنها علت گرفتگي را نمي‌دانستند و خيال مي‌كردند كه ممكن است خورشيد براي هميشه ناپديد شود. امروزه گرفتگي كامل ، براي اخترشناسان فرصت گرانبهايي است تا بخشهاي كم نورتر تاج و نيز لايه فام سپهر را مطالعه كنند. مدتها پيش از آنكه گرفتگي رخ دهد. برنامه ريزي دقيقي صورت مي‌گيرد، تا چندين هيئت در مسير گرفت مستقر شوند.
اخترشناسان تلاش مي‌كنند تا محلهايي را انتخاب كنند كه در مدت كوتاهي ، گرفتگي ابري نباشد. طي چند دقيقه قابل استفاده ، دوربينها و دستگاه ها ، همزمان به عكسبرداري و آزمايشهاي مختلف مشغول مي‌شوند. حتي برخي از گروههاي پژوهشگر در حالي كه دستگاهها را در هواپيما جاي مي‌دهند. مطالعات خود را هنگام پرواز انجام مي‌دهند. آنها با اين روش مي توانند از مزاحمت ابرها به دور باشند و نيز با پرواز هواپيما ، مسير سايه ماه را دنبال كنند. از اين رو به مدت مشاهده گرفتگي چندين دقيقه افزوده مي‌شود.
اهميت علمي كسوف
ارزش علمي خورشيد گرفتگي به بررسي‌هايي است كه هنگام گرفتگي كلي مي‌توان انجام داد كه در مواقع ديگر عملا غير ممكن است. وقتي ماه قرص خورشيد را مي‌پوشاند لايه‌هاي خارجي جو خورشيد را مي‌توان رصد كرد. با پديدار شدن ستاره‌ها مي‌توان انحناي فضا - زمان را اندازه گيري كرد با محاسبه زمان تماس اول ماه با خورشيد مي‌توان به جزئياتي در حركت مداري ماه و زمين پي‌برد. مي‌توان ستارگان دنباله‌داري را كه در حضيض هستند را بررسي كرد. و ... در قرن اخير مهمترين سنجش هاي خورشيد گرفتگي اندازه گيري مكان ستاره‌هاي قابل روئيت در اطراف خورشيد و تاييد تجربي نسبيت عام انيشتين است. نسبيت عام پايه كهكشان شناسي نوين است.