Hai bức ảnh nhật thực trông như hai hiện tượng khác hẳn nhau: một bên là đĩa đen tuyền viền quầng lửa bạc, sao hiện ra giữa trưa; một bên là vòng nhẫn vàng chói đến mức trời chỉ hơi nhá nhem. Cùng ba thiên thể ấy, cùng một đường thẳng ấy — chênh nhau vài nghìn kilômét:
Gấp 400 lần, và cũng xa gấp 389 lần
Mặt Trời rộng 1 391 400 km, Mặt Trăng 3 474,8 km: gấp 400,4 lần. Mặt Trời xa 149,6 triệu km, Mặt Trăng 384 400 km: gấp 389,2 lần. Hai con số suýt bằng nhau — đó là toàn bộ lý do loài người có nhật thực toàn phần để nhìn, và không định luật nào bắt chúng phải giống nhau.
Nhưng chúng không giống hẳn: 400,4 chia 389,2 ra 1,029. Trung bình, đĩa Mặt Trời rộng hơn đĩa Mặt Trăng 2,9% — 31,97 phút cung so với 31,08. Bạn còn được cộng thêm một khoản nhỏ: đứng ngay dưới Mặt Trăng, bạn gần nó hơn tâm Trái Đất trọn một bán kính, đĩa phồng lên 1,7% thành 31,60′. Vẫn thiếu: ở khoảng cách trung bình, Mặt Trăng không đủ sức che Mặt Trời.
Cái nón dừng lại 4 454 km trên đầu bạn
Bóng tối tuyệt đối không phải một cái ống mà là cái nón. Hai tiếp tuyến ngoài kẻ từ mép Mặt Trời vòng qua mép Mặt Trăng chụm dần rồi cắt nhau; qua khỏi điểm cắt, không chỗ nào còn bị bịt kín cả đĩa Mặt Trời. Tam giác đồng dạng cho chiều dài nón:
L = R_trăng × d / (R_trời − R_trăng)với d là khoảng cách Mặt Trăng–Mặt Trời. Chi tiết dễ rơi: lúc sóc, Mặt Trăng gần Mặt Trời hơn chúng ta đúng 384 400 km — trừ khoản ấy đi, nón cụt thêm 962 km. Thay số trung bình ra L = 373 575 km. Còn đỉnh đầu bạn thì nằm ở 384 400 − 6 371 = 378 029 km tính từ tâm Mặt Trăng. Đầu nón hết đúng 4 454 km trước khi tới nơi, trong chân không, chẳng chạm vào gì.
Nón thon lại 9,3 mét đường kính mỗi kilômét, nên 4 454 km hụt ấy vừa vặn là một vệt tối rộng 41 km bị bỏ quên giữa trời. Muốn nó chạm đất, Mặt Trăng phải xích vào gần hơn 379 957 km: kéo thanh trượt thứ nhất qua mốc đó là vòng nhẫn vàng sập thành đĩa đen.
Vì sao vành khuyên thắng phiếu
Cả hai khoảng cách đều thở. Quỹ đạo Mặt Trăng đưa đĩa của nó từ 33,51′ ở cận điểm 356 500 km xuống 29,37′ ở viễn điểm 406 700 km. Quỹ đạo Trái Đất nhích 5 triệu km giữa tháng Một và tháng Bảy, kéo đĩa Mặt Trời từ 32,52′ về 31,45′. Hai dải chồng lên nhau, nên kết quả tuỳ hôm — nhưng không tuỳ tiện. Thống kê 5 000 năm, 11 898 lần nhật thực: 35,3% một phần (trục nón bay trượt Trái Đất), 33,2% vành khuyên, 26,7% toàn phần, 4,8% lai. Vành khuyên nhiều hơn đúng như hình học đã báo: điểm trung bình nằm bên phía vành khuyên, muốn sang bờ kia phải mượn cận điểm.
Mượn được cả hai — Mặt Trăng ở 356 500 km, Trái Đất ở viễn nhật 152,1 triệu km — nón dài 379 904 km, thừa 29 775 km, cắm xuống mặt đất một vệt tối rộng 272 km. Đó là buổi toàn phần sâu nhất hệ Mặt Trời cho phép. Kéo ngược cả hai thanh trượt: đĩa Mặt Trăng còn 29,84′ đứng trước đĩa 32,52′, vòng nhẫn để hở 15,8% diện tích Mặt Trời. Vành rìa tối hơn tâm đĩa nên chỗ hở ấy chỉ lọt 10% ánh sáng — vẫn còn 10 000 lux dội xuống. Vành khuyên không bao giờ có corona, không bao giờ có sao, không bao giờ được nhìn bằng mắt trần.
Trường hợp biên: buổi nhật thực toàn phần cuối cùng
Khoản dư 29 775 km đang bị tiêu dần. Thuỷ triều đẩy Mặt Trăng lùi 3,83 cm mỗi năm, và mỗi kilômét lùi ra ăn hai lần: đỉnh đầu bạn xa thêm 1 km, đồng thời Mặt Trăng xích lại gần Mặt Trời 1 km nên nón ngắn đi 2,5 m. Hết 29 701 km lùi là hết biên độ — với tốc độ hôm nay, khoảng 775 triệu năm nữa. Thật ra sớm hơn thế: Mặt Trời đang phình dần trên dải chính, mà bán kính nó lớn thêm 1% thôi là nón cụt mất 3 708 km.
Ở sát lằn ranh bên kia có một kiểu nhật thực chỉ tồn tại nhờ Trái Đất tròn: điểm ngay dưới Mặt Trăng và rìa đĩa Trái Đất chênh nhau đúng một bán kính, 6 371 km, mà đầu nón thì nhọn. Khi nó chỉ cắm xuống được nông hơn 6 371 km, người đứng giữa dải thấy đĩa đen tuyền, còn người ở hai đầu dải — nơi Mặt Trời sát chân trời và mặt đất đã cong đi mất — cùng lúc ấy chỉ thấy vòng nhẫn. Nhật thực lai, 4,8%: cùng một cái nón, hai bầu trời khác nhau, và thứ phân xử không phải quỹ đạo nào cả mà là độ cong ngay dưới chân bạn.