Tiến trình nhật thực ngày 1 tháng 8 năm 2008 tại Novosibirsk, Nga. Thời gian địa phương là UTC+7. Khoảng thời gian chụp các bức ảnh cách nhau 3 phút.

Nhật thực toàn phần là một cơ hội hiếm có để quan sát thấy vành nhật hoa (lớp bên ngoài của khí quyển Mặt Trời). Thông thường không thể quan sát thấy nó do quang quyển sáng hơn nhiều vành nhật hoa. Tùy theo Mặt Trời vào ở giai đoạn hoạt động của nó, chu kỳ Mặt Trời, mà vành nhật hoa có thể nhỏ và đối xứng hoặc lớn nhưng mờ. Các nhà khoa học đã không biết đến điều này nếu không quan sát thông qua nhật thực toàn phần và rất khó để tiên đoán tính chất của vành nhật hoa.[80]

Có một hiệu ứng liên quan đến quá trình xảy ra nhật thực đó là những dải tối, tương tự như những dải tối ở đáy hồ bơi. Chúng chỉ xuất hiện trước và sau nhật thực toàn phần, khi hình ảnh lưỡi liềm Mặt Trời chiếu xuống khí quyển và coi như một nguồn sáng không đồng đều theo mọi hướng.[81][82]

Phát hiện heli có trên Mặt Trời

Quang phổ heli với vạch vàng đặc trưng.

Trong lần quan sát nhật thực toàn phần xảy ra ngày 18 tháng 8 năm 1868 tại Guntur, Ấn Độ, nhà thiên văn học người Pháp Pierre Janssen lần đầu tiên thu được chứng cứ về vạch phổ của nguyên tử heli, vạch sáng màu vàng trong quang phổ từ sắc quyển của Mặt Trời.[83] Ban đầu ông cho rằng vạch này là của natri. Ngày 20 tháng 10 trong cùng năm, nhà thiên văn học người Anh Norman Lockyer cũng quan sát thấy vạch màu vàng trong quang phổ Mặt Trời[84] và ông ký hiệu nó là vạch D3 trong vạch phổ Fraunhofer, bởi vì nó nằm gần vạch D1 và D2 của natri.[85] Ông kết luận rằng vạch này là của một nguyên tố mới xuất hiện trên Mặt Trời và chưa tìm thấy ở Trái Đất. Lockyer cùng nhà hóa học người Anh Edward Frankland đặt tên cho nguyên tố mới theo tiếng Hy Lạp cho Mặt Trời là ἥλιος (helios).[86]

Năm 1882, nhà vật lý Italia Luigi Palmieri lần đầu tiên phát hiện ra heli có trên Trái Đất, thông qua vạch phổ D3, khi ông thực hiện phân tích dung nham từ núi lửa Vesuvius.[87]

Ngày 26 tháng 3 năm 1895, nhà hóa học Scottland Sir William Ramsay cô tách được heli từ khoáng vật cleveite (một loại khoáng uraninit chứa ít hơn 10% nguyên tố đất hiếm) bằng axít. Mục đích của Ramsay là tìm kiếm agon nhưng sau khi tách được nitơ và ôxy từ khí thoát ra từ acid sulfuric, ông nhận thấy vạch màu vàng trong quang phổ phù hợp với vạch D3 quan sát trong quang phổ Mặt Trời.[85][88][89][90]

Quan sát năm 1919

Ảnh nhật thực toàn phần năm 1919, bấm xem hình lớn sẽ thấy các đoạn vạch chỉ ra vị trí bị lệch của các ngôi sao do ánh sáng bị lệch khi đi gần trường hấp dẫn của Mặt Trời.

Tháng 11 năm 1915, Albert Einstein hoàn tất công trình thuyết tương đối rộng khi ông tìm ra được phương trình trường hấp dẫn.[91][92] Trong bài báo của mình, ông đưa ra ba hệ quả đầu tiên của thuyết tương đối rộng, bao gồm sự tiến động của điểm cận nhật Sao Thủy-mà giá trị tìm được khớp với các quan sát trước đó của Urbain Le Verrier, dịch chuyển đỏ do hấp dẫn, và ánh sáng bị lệch bởi trường hấp dẫn. Einstein tính ra kết quả ánh sáng bị lệch khoảng 1,73" gấp đôi giá trị mà ông từng tiên đoán vào năm 1907.[93][94]

Quan sát ánh sáng đi lệch thực hiện đầu tiên bằng cách khảo sát sự thay đổi vị trí của các ngôi sao khi chúng ở gần Mặt Trời trên thiên cầu. Do ánh sáng Mặt Trời quá sáng sẽ làm mờ hình ảnh các sao, vì vậy để có thể quan sát được chúng phải tận dụng cơ hội những lần nhật thực toàn phần. Năm 1919, tuy mới kết thúc chiến tranh thế giới thứ nhất, nhà thiên văn học người Anh Sir Arthur Eddington và cộng sự đã đến đảo Príncipe thưộc châu Phi[95] để chụp lại hình ảnh các ngôi sao - thời điểm này các ngôi sao thuộc chòm sao Kim Ngưu-trong lúc nhật thực toàn phần diễn ra ngày 29 tháng 5.[95] Trong khi đó một đoàn thám hiểm khác cũng đến Sobral, Ceará ở Brasil để thực hiện quan sát và chụp ảnh.[96] Bằng cách so sánh vị trí biểu kiến của những ngôi sao, với khi có và không có Mặt Trời lúc chụp ảnh, Arthur Eddington thông báo quả thực ánh sáng bị lệch theo như tiên đoán của Einstein.[97][98] Kết quả được xem là một trong những tin tức giật gân và xuất hiện trên hầu hết các tờ báo lớn hồi đó. Thực nghiệm đã làm Einstein và lý thuyết tương đối tổng quát của ông trở lên nổi tiếng. Khi người trợ lý của ông hỏi rằng, nếu như kết quả quan sát nhật thực của Eddington và Dyson năm 1919 là sai so với tiên đoán lý thuyết thì ông sẽ nghĩ sao, Einstein đáp lại rằng: "Lúc đó tôi cảm thấy tiếc cho Chúa. Lý thuyết là đúng đắn hoàn toàn." [99]

Tuy nhiên độ chính xác ban đầu là khá thô. Một số người đã cho rằng độ lệch đo được là do sai số hệ thống[100] và do vậy kết quả của Eddington là quá lỏng lẻo, mặc dù những phân tích hiện đại về bảng dữ liệu của ông[101] cho thấy phân tích của Eddington là chính xác.[102][103] Việc kiểm chứng độ lệch ánh sáng đã được lặp lại nhiều lần trong những lần nhật thực toàn phần tiếp theo, như của đội các nhà thiên văn từ Đài quan sát Lick thực hiện năm 1922 cho kết quả khớp với kết quả năm 1919,[103] hoặc các nhà thiên văn ở Đài quan sát Yerkes quan trắc năm 1953[104] và một đội các nhà khoa học thuộc Đại học Texas quan sát nhật thực toàn phần năm 1973 đều cho kết quả như tiên đoán của thuyết tương đối tổng quát.[105]

Dị thường hấp dẫn

Có một lịch sử dài trong quan sát hiệu ứng ảnh hưởng của hấp dẫn liên quan đến nhật thực, đặc biệt trong thời gian xảy ra nhật thực toàn phần. Năm 1954 và vào năm 1959, Maurice Allais thông báo quan sát thấy sự dịch chuyển kỳ lạ và không giải thích được trong suốt quá trình nhật thực toàn phần.[106] Hiệu ứng này ngày nay được gọi là hiệu ứng Allais. Tương tự, Erwin Saxl và Mildred Allen năm 1970 quan sát thấy sự thay đổi bất thường trong chuyển động của con lắc xoắn, và người ta gọi là hiệu ứng Saxl.[107]

Một quan sát công bố trong lần nhật thực 1997 của Wang et al. gợi ra khả năng về hiệu ứng lá chắn hấp dẫn,[108] và dấy lên một cuộc tranh luận về vấn đề này. Sau đó vào năm 2002, Yang và Wang cho đăng dữ liệu phân tích cho thấy vấn đề của họ vẫn chưa giải thích được.[109]

Thiên thực và sự đi ngang qua

Về nguyên lý, sự kiện xuất hiện đồng thời nhật thực và hiện tượng một hành tinh đi ngang qua đĩa Mặt Trời là có thể. Nhưng sự trùng hợp này là rất hiếm bởi vì chúng xảy ra trong thời gian ngắn. Sự kiện nhật thực và Sao Thủy đi ngang qua đĩa Mặt Trời xảy ra đồng thời sẽ xuất hiện vào ngày 5 tháng 7 năm 6757, và nhật thực đi kèm với sự đi ngang qua của Sao Kim sẽ xảy ra vào ngày 5 tháng 4 năm 15232.[110]

Thường gặp hơn, đó là sự kiện giao hội của một hành tinh (đặc biệt không chỉ Sao Thủy và Sao Kim) tại thời điểm nhật thực toàn phần, khi đó hành tinh sẽ nhìn thấy ở gần Mặt Trời trong thời gian nhật thực toàn phần, và khi kết thúc nhật thực nó sẽ bị lu mờ bởi ánh sáng chói lòa của Mặt Trời. Đã có thời người ta đề xuất có hành tinh ở phía trong quỹ đạo Sao Thủy gọi là hành tinh Vulcan; nhưng nếu nó tồn tại thì các nhà thiên văn sẽ quan sát thấy nó trong những lần nhật thực toàn phần hoặc sự kiện nó đi qua đĩa Mặt Trời, và hiện tại hành tinh này là không tồn tại.[111]

Chụp từ vệ tinh nhân tạo

Bóng tối Mặt Trăng trên Thổ Nhĩ Kỳ và Síp, chụp từ ISS trong thời gian nhật thực toàn phần 29 tháng 3 năm 2006.

thumb|Nhật thực nhìn từ vệ tinh địa tĩnh.

Các vệ tinh nhân tạo cũng vượt qua đĩa Mặt Trời khi nhìn từ Trái Đất nhưng không đủ lớn để gây ra hiện tượng che khuất. Ví dụ, tại độ cao của Trạm Vũ trụ Quốc tế một vật thể cần có đường kính ít nhất 3,35 km mới có thể che khuất hoàn toàn đĩa Mặt Trời. Những lần các vệ tinh nhân tạo đi ngang qua đĩa là khó quan sát, bởi vì chúng rất nhỏ và tác động của ánh sáng Mặt Trời. Thông thường, các vệ tinh vượt qua đĩa Mặt Trời chỉ trong vài giây.[112]

Cũng có những bức ảnh quan sát về thiên thực từ tàu không gian hay vệ tinh nhân tạo quay trên quỹ đạo quanh Trái Đất. Phi hành đoàn Gemini 12 đã chụp ảnh nhật thực toàn phần từ không gian năm 1966.[113] Pha nhật thực một phần trong lần nhật thực toàn phần ngày 11 tháng 8 năm 1999 cũng được các nhà du hành vũ trụ trên trạm Mir chụp lại.[114]