รูปแบบ

แผนภาพทางขวาแสดงให้เห็นการเรียงตัวกันของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และโลก ระหว่างการเกิดสุริยุปราคา บริเวณสีเทาเข้มใต้ดวงจันทร์คือเขตเงามืด ซึ่งดวงอาทิตย์จะถูกดวงจันทร์บดบังไปทั้งดวง บริเวณเล็ก ๆ ที่เงามืดทาบกับผิวโลกคือจุดที่สามารถมองเห็นสุริยุปราคาเต็มดวงได้ บริเวณสีเทาอ่อนที่กว้างกว่าคือเขตเงามัว ซึ่งจะสังเกตเห็นสุริยุปราคาบางส่วน

ระนาบวงโคจรของดวงจันทร์เอียงทำมุมประมาณ 5 องศา กับระนาบวงโคจรโลกรอบดวงอาทิตย์ ด้วยเหตุนี้ ในเวลาที่ดวงจันทร์โคจรมาที่ตำแหน่งจันทร์ดับ ส่วนใหญ่มันจะผ่านไปทางด้านเหนือหรือด้านใต้ของดวงอาทิตย์โดยเงาของดวงจันทร์ไม่สัมผัสผิวโลก จึงไม่เกิดสุริยุปราคา สุริยุปราคาจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อจันทร์ดับเกิดในช่วงที่ดวงจันทร์เคลื่อนมาอยู่บริเวณใกล้จุดตัดของระนาบวงโคจรทั้งสอง

วงโคจรของดวงจันทร์เป็นรูปวงรี ทำให้ระยะห่างระหว่างดวงจันทร์กับโลกแปรผันได้ประมาณ 6 เปอร์เซ็นต์จากค่าเฉลี่ย เพราะฉะนั้น ขนาดปรากฏของดวงจันทร์จึงแปรผันไปตามระยะห่างซึ่งส่งผลต่อการเกิดสุริยุปราคา ขนาดเฉลี่ยของดวงจันทร์เมื่อมองจากโลกมีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์เล็กน้อย ทำให้สุริยุปราคาส่วนใหญ่เป็นแบบวงแหวน แต่หากในวันที่เกิดสุริยุปราคานั้น ดวงจันทร์โคจรมาอยู่บริเวณจุดใกล้โลกที่สุด ก็จะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ส่วนวงโคจรของโลกก็เป็นวงรีเช่นกัน ระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกก็แปรผันไปในรอบปี แต่ส่งผลไม่มากนักต่อการเกิดสุริยุปราคา

ดวงจันทร์โคจรรอบโลกใช้เวลาประมาณ 27.3 วัน เมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงคงที่ เรียกว่าเดือนดาราคติ (sidereal month) แต่โลกก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ในทิศทางเดียวกัน ทำให้ระยะเวลาจากจันทร์เพ็ญถึงจันทร์เพ็ญอีกครั้งหนึ่งกินเวลานานกว่านั้น คือ ประมาณ 29.6 วัน เรียกว่า เดือนจันทรคติ (lunar month) หรือเดือนดิถี (synodic month)

การนับเวลาที่ดวงจันทร์โคจรผ่านจุดโหนดขึ้น (ascending node) ซึ่งเป็นจุดที่ดวงจันทร์เคลื่อนที่จากใต้ระนาบสุริยวิถีขึ้นไปทางเหนือครบหนึ่งรอบก็เป็นการนับเดือนอีกวิธีหนึ่งเช่นกัน เดือนแบบนี้สั้นกว่าแบบแรกเล็กน้อย เนื่องจากจุดโหนดเคลื่อนที่ถอยหลังโดยเกิดจากอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ด้วยคาบ 18.6 ปี เรียกเดือนแบบนี้ว่า เดือนราหู (draconic month)

เดือนอีกแบบหนึ่งนับจากที่ดวงจันทร์โคจรผ่านจุดใกล้โลกที่สุด 2 ครั้งติดกัน เรียกว่า เดือนจุดใกล้ (anomalistic month) มีค่าไม่เท่ากับเดือนดาราคติ เนื่องจากวงโคจรของดวงจันทร์ส่ายไปโดยรอบด้วยคาบประมาณ 9 ปี

ความถี่

วงโคจรของดวงจันทร์ตัดกับสุริยวิถี 2 จุด ซึ่งห่างกัน 180 องศา ดังนั้น ดวงจันทร์ในวันจันทร์ดับจะอยู่บริเวณจุดนี้ปีละ 2 ช่วง ห่างกัน 6 เดือน ทำให้เกิดสุริยุปราคาอย่างน้อยปีละ 2 ครั้ง บางครั้งเกิดจันทร์ดับ 2 ครั้งติดกันใกล้ ๆ กับจุดโหนด ส่งผลให้บางปีสามารถเกิดสุริยุปราคาได้มากถึง 5 ครั้ง อย่างไรก็ตาม เงามืดของดวงจันทร์มักจะทอดเลยออกไปทางเหนือหรือใต้ของโลกโดยไม่สัมผัสผิวโลก จึงเกิดเป็นสุริยุปราคาบางส่วนเท่านั้น นอกจากนี้ เงามืดอาจสัมผัสผิวโลกในที่ห่างไกลบริเวณใกล้ขั้วโลกอย่างอาร์กติกและทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งยากต่อการเดินทางไปสังเกตการณ์

ระยะเวลา

สุริยุปราคาเต็มดวงจะเกิดในเวลาสั้น ๆ เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบโลกอย่างรวดเร็ว ในขณะที่โลกก็โคจรไปรอบดวงอาทิตย์ด้วยเช่นกัน ทำให้เงามืดที่ตกบริเวณโลกเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจากตะวันตกไปตะวันออกในระยะเวลาสั้น ๆ

หากสุริยุปราคาเกิดขึ้นเมื่อดวงจันทร์โคจรอยู่ใกล้ตำแหน่ง perigee มากๆ จะทำให้สุริยุปราคาเต็มดวงสามารถสังเกตได้ในบริเวณกว้าง ประมาณ 250 กิโลเมตร และเวลาในการเกิดนั้นอาจนานประมาณ 7 นาที

สุริยุปราคาบางส่วน ซึ่งเกิดจากเงามัวของดวงจันทร์นั้นสามารถเกิดได้ในบริเวณกว้างกว่าสุริยุปราคาเต็มดวงมาก