问题1：日食是如何形成的？
当月亮正好挡在太阳和地球中间的时候，日食就发生了。月亮挡住了一部分太阳光，形成一个影子投在地球上，如果你恰好在这个影子里，你就能看到日食。
图解：2017年8月17日日全食，图片来源：Wikipedia
当你站在多个光源下，你就会有很多个影子。太阳比月亮大的多，可以把来自太阳的光想象成多个光源，正对着月球的光源被完全挡住了，形成的全食区域叫做“本影”。然而那些与月亮成一定角度的光源只是部分被遮挡，这些影子叫做“半影”。如果你在半影区域，你只能看到日偏食，因为在你的角度看来，月亮并没有完全挡住太阳。
图解：日食，本影与半影。日食时月亮位于地球和太阳中间，三者位于一条直线上。从太阳一端发出的光线被月球遮挡形成阴影，从太阳另一端发出的光线被月球遮挡形成另一片阴影，两个阴影重叠的区域称为本影（白色箭头所指），未重叠的阴影区域称为伴影（紫色箭头范围内）。地球上本影区域内可见日全食，伴影区域内可见偏食。图片来源：exploratorium
问题2：月食如何形成？
图解：2007年8月28日月全食，图片来源：NASA
月食与日食类似，但在月食时，是地球挡在了月亮和太阳之间，地球的影子投在了月亮上，形成了月食。月食的时候月亮看起来是红色的，是因为当太阳光穿过地球大气层时，波长较短的光被散射掉了，只有像红色这样的长波得以穿过并到达了月亮。这也是日落时太阳看起来发红的原因。
图解：当地球位于太阳和月亮中间时，形成月食。与日食类似，阴影交叠的区域为本影，月球进入此区域时可见月全食，当月球只有部分进入本影区域时，为月偏食。图片来源：independent
问题3：月食和新月的区别是什么？
当月亮反射太阳光的那一面背对地球的时候，就形成了新月。你可能会问：“这难道不是发生在当月亮处在地球和太阳之间的时候吗？如果是这样，每次新月的时候都有日食。”事实是，每次日食都是在新月（初一）的时候，但不是每次新月都有日食。
图解：想象太阳和月亮在天球上的运行轨道，红色圆圈表示太阳轨道，紫色圆圈表示月亮轨道，二者之间有5度的倾斜角，这导致即使月球运行到地球和太阳中间，月球也会略低于或者高于地日连线，所以不会发生日食，只有当月球高度和太阳相同时（图中上方轨道交点）才会发生日食。类似地，当月球运行到远离太阳的一端，只有处在轨道交点上（处在地日连线上）,才会发生月食。图片来源：Yahoo News
想象地球围绕着太阳转，现在，用一条直线连接地球和太阳。再想象月亮围绕地球转，然后把月球轨道倾斜一下。虽然想象起来有一点难，但结果是，月亮轨道有时从地日连线上方穿过，有时从它下方穿过。每次月亮离太阳最近的时候，就是新月。但每次月亮在地日连线上方时，它的影子就会投在地球上方，类似的，如果月亮在地日连线以下，它的影子就投在地球下方。只有当月亮离太阳最近又正好在地日连线上的时候，日食才会形成。类似的，只有满月的时候才会形成月食（当月亮离太阳最远的时候），此时月亮也正好在地日连线上。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. quickanddirtytips- xeno
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恐惧往往来自未知，在科学还未兴盛的过去，一些奇特的天文现象经常会让很多人胆战心惊，比如日食、月食，我们今天知道这些都是正常的天文现象，但以前的人们却称之为天狗食日和天狗食月，甚至认为是凶兆。
古时候在民间流传着这样一则故事：一位名叫“目连”的佛教弟子，他非常孝顺自己的母亲，可目连的母亲却是一个性格暴戾的人，有一次为了捉弄寺庙里的和尚，做了上百只狗肉包子，却谎称是素包子送进庙里给和尚吃，结果这件事被玉帝知晓，将其母打入地狱，目连为了救母，修炼神通，进入地狱放出母亲，结果其母变为恶狗窜进天庭，找玉帝算账，但没得逞，转而去追赶扑食天上的太阳和月亮。
这就是天狗食日和天狗食月的由来，民间百姓在遇到这些天象时，往往还会击鼓、鸣鞭来驱赶天狗。然而我们现在知道传说毕竟是传说，所谓的天狗实际上是不存在的，日食、月食只是不常见的天文现象而已。
那么日食和月食到底是怎么回事呢？我们接着往下看
简单来说，日食的主角是月球，当月球处于地球和太阳中间，三者构成一线，那么月球就会遮挡太阳发出的光芒，地球上的我们就会看到太阳被一个圆形黑影逐步阻挡；而月食的原理也与此类似，只不过是换做地球处于月球和太阳中间，地球就会遮挡射向月球的太阳光。
上面这段解释估计很多人都知道，但这样的解释只能算是一个大概理解，我相信还有不少朋友产生过这样的疑惑：
月球绕地球一圈需要27天，而在此期间内，月球会从太阳和地球中间穿过一次，为什么日食不是次次都发生呢？同理，月食也不是每个月都有？
这个问题非常好，下面我们将详细且通俗的解答这个问题，并且在这个过程中自然分布进日食、月食的形成原理。
月有阴晴圆缺我们都知道，月球是绕着地球运转的，并且一圈下来的时间是27天，而在这段时间内，月球将会以不同的面目展现在人类眼前，大概的形状有四种：满月形、半月形、月牙形、无（夜空看不到月亮）
当然了，刚才这四种形状的用词比较随意（估计大家平时也都这么叫的吧），而按照术语来讲，我们可以将月球的“面貌”（月相）分为八个阶段，分别为：新月（夜空看不到月亮）、峨眉月、上弦月、渐盈凸月、满月、渐亏凸月、下弦月、残月，如下图所示：
说到这，可能有些朋友要质疑了，根据平时的观察，似乎月亮从新月到满月再到新月之间的时间不是你说的27天吧？
没错，这些朋友非常优秀，确实是这样的，不过这与月球绕地球一圈耗时27天并不冲突，实际上这27天被称为一个恒星月的时间（精确一点，应该是27.3天，再精确些，小数点后面还可以再写写，但没必要），这是月球的真实绕地公转周期。
而你所说的是月相完整变化一周的时间，周期大约是29.5天，称为“朔望月”。
我们将新月称为朔，满月叫做望，而朔望月与恒星月中间相差的两天多，其原因是月球在绕地球公转的同时，地球也在绕太阳公转，因此月球在完成一个恒星月之后，还需要再多跑两天，才能完成朔望月。
介绍朔望月的好处就是，日食和月食只会出现月球处于朔和望两个阶段。
也就是前文中提到的月球在太阳和地球中间，地球在太阳和月球中间，三者成一线，不过值得注意的是三者成一线仅仅是一个定性说法，日月食的发生并不需要严格的三者中心排成一条线，只要在一个角度范围内即可，为什么呢？
因为日食和月食是一个大概念，它们下面还包括日全食、日偏食、日环食、月全食、月偏食、半影月食（没有月环食，太阳、地球、月球，三者的大小、距离决定了月环食是不存在的）。
既然日食月食的出现前提条件是：三者的位置关系只要在月球处于朔和望时期时，大致排成一条线。那么反观我们实际观测，日食月食的出现频率非常低，并不是每个朔望期间都会发生，由此可见问题的关键就出现在三者排成一线这个环节上。
食季我们现在知道了日食月食的出现，并不是每个朔和望都会有，还需要符合三者成一线这个要求。
而需要同时满足朔望、三者一线这个条件是非常严格，主要是因为月球绕地球的公转面并不贴合黄道面（黄道面，就是地球绕太阳的公转面），而是与黄道面存在一个5度左右的夹角。
因此想要日食月食的条件符合，关键点就是看月球轨道面与黄道的交线是否能和日地连线大致重合，而大致重合的这段时期就被称为食季，可见日食月食还真不是你想要有就能有的。
既然如此，我们可以考虑这样一幅场景，月球以一个与黄道存在夹角的轨道平面绕地球公转，同时地球又在绕太阳公转，这样一圈下来，理论上应该有两次交线与日地连线重合的机会，因此那两段时期内，如果正好能碰上月球处于朔和望期（新月、满月期），那么就会有日食和月食的出现。
可能一些朋友在这时候会有一种错觉：就像一年四季一样，春分、夏至、秋分、冬至对应的月份永远是三、六、九、十二（不考虑地球进动），那食季的出现是否也是每年的固定两个时候呢？
还真不是这样，由于月球除了受地球引力影响之外，也受到太阳引力的影响，虽然没有地球引力那么有控制力，但就是在这微弱的影响下，月球轨道的方向也在时刻改变，因此月球轨道与黄道的交线，和日地连线的重合，并不会定时出现在某个时间段内。
每两次重合的时间间隔约为346.6天，称为一个食年，相比于一整年365天要少个十来天，因此食季的出现时间一直都在变动。
并且值得注意的一点，食年与朔望月的存在会导致日食月食有一个循环周期，这个周期长度大约为19个食年，每次这个时间点，太阳、地球、月球都会位于一个相同的位置，日食月食就这样循环下去。
各种类型的日食月食到目前为止，相信大家已经明白了日食月食能够出现的大条件，然而还剩下一个小问题，分属在日食月食下面的日全食、日偏食、日环食、月全食、月偏食、半影月食又是怎么回事呢？
实际上这个问题相比于之前讲解的内容就容易许多，我们首先来看月食类型
月食指的是太阳光将地球的影子照射到月球表面，之后月表反射光进入人类眼中，出现一个在短期内面积变化的月球相，有两种类型的月食，一个叫月全食，一个叫月偏食。
所谓月全食，就是指月球整体进入了地球影子内部，显而易见，月球由于失去了阳光照射，其自身的面目自然不会被人类看到，不过由于地球大气的存在，部分太阳光会被折射到月球表面，而光线在大气传播过程中，会产生瑞利散射（夕阳晚霞就是这个原因）
波长较短的光波会被改变传播方向，只留下长波光照射到月球表面，而我们知道长波主要意味着红光，因此在月全食期间，月球表面会被”染“红。
至于月偏食，则更加容易理解，就是月球整体没有完全进入地球影子，从而月球表面只有部分区域出现了阴影，这种状况也可以理解为月球没有和太阳、地球完全排成一线，这也就是之前为什么说排成一线是个定性讲法，应该叫大致成一线。
而半影月食则是月球没有进入本影区，而处于半影区，这时候仍然可以看到整个圆面，只是要比平时暗淡一些。
日食相比于月食，则要复杂一点点，由于日食是月球遮盖住太阳的光芒，而月球的体型原本就比地球小，因此日食表现在地表的范围就比较小（月食是半个地球的人都可以看到）
考虑到月底距离、日地距离、月球尺寸以及太阳尺寸，这二者在我们的视觉上所占据的面积基本是一样大小，因此当三者连成一线时，就会出现一种叫做日全食的日食现象。而日全食现象最能体现日食的表现范围要明显比月食小，如下图所示：
日全食出现在本影覆盖的地表区域，并且某一时刻地球表面能够看到日全食的区域直径不会超过270公里，而其余受半影覆盖的区域，则看到的是日偏食。再考虑到地球自转等因素，这个日全食本影覆盖的区域，几分钟就要更新一个，因此你站在地表某处观察日全食，顶多持续六七分钟，之后就变成日偏食了。
还有一种情况，如果日食发生时，月球离地球的距离远了一些，那么本影就不会覆盖地表，因此看到的就只能是日环食了。
如此看来，所谓的天狗食日、天狗食月仅仅是古代科学水平不足的产物，这些现象仅仅是天体运转产生的必然结果而已，只是不会像日升日落那样天天都有，是个美丽的天文现象。
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新华社天津11月18日电（记者周润健）一次非常接近全食的月偏食和一次日全食将分别于11月19日和12月4日震撼登场。作为一种美妙的天文景观，日、月食一年里究竟会发生几次呢？天文科普专家表示，日、月食有规律，一年最多共发生7次。
天津市天文学会理事、天文科普专家修立鹏介绍说，月食发生的原理很简单。当从地球上看，太阳和月球刚好处于相对的位置时，地球的阴影会扫过月球，短暂地遮挡住太阳光并使月球变暗，从而形成月食。需要注意的是，平时见到月亮“不圆”的现象可不是月食，而是“月缺”，是正常的月相。由于月球围绕地球运动，所以月球被太阳光照射到的可见部分每晚都在变化。月相在一晚上的时间内不会有太大的变化，而月食发生的完整流程中月亮会在一晚上由圆到缺再复圆。月食必定发生在“望”（满月）的晚上。
月亮一次完整的相位周期大约是29.5天，这就是一个农历月。按理说，应当每个农历月都有一次月食。可惜的是，月球绕地球的运行轨道（白道）和地球绕太阳的运行轨道（黄道）并不在一个平面上，而是有大约5°的交角。只有当太阳和月球位于两个“黄白交点”附近时，才会发生日食或月食。
就全球来说，每年最多可以发生5次日食，如1935年；最少可发生2次，如2017年。月食，有的年份一次也没有，如1980年；最多的则有4次，如2020年。
一年当中日、月食最多共可发生7次：其中一种为5次日食和2次月食，如1935年；另一种为4次日食和3次月食，如1982年。最常见的是发生2次日食和2次月食，如2015年。
修立鹏表示，尽管就整个地球而言，日食发生的次数比月食多，但实际上人们看到月食的机会要比日食多。这是因为日食带范围不大，仅在月影扫过地面的局部地区才能看到日食，特别是由于全食带更窄，因此日全食在地球上同一地区重复出现的可能性很小，人的一生难得一遇。但月食可见的地区范围就很大，半个地球都能看到，所以同一地区看到月食的机会比日食要大很多。（完）
太阳 日食原理示意图
太阳 月食原理示意图
延伸阅读
日、月的运行方向，会形成一些很有意思的天文现象。
例如，为什么日全食时，日面从西边开始缺蚀，而发生月全食时，月面却从东边开始缺蚀？这是因为月亮、太阳相对星空背景都在自西向东运行，区别是月亮一个月走完一圈，太阳则是一年走完一圈。月亮运行得更快，所以发生日食时，一定是月亮追上并超过太阳。由于它俩的运行方向都是自西向东，所以月亮一定是先追上太阳的西边缘，超过它之后，再从东边缘出来。因此日食时，日面总是从西边缺蚀，从东边复圆。
发生月全食时，月亮跑到了地球的背后，进入地球的影子里。由于月球公转方向是自西向东，它应该自西向东进入地影，于是月面的东边缘最先缺蚀，正好和日食相反。
月掩星也是如此，被月亮遮挡的星星总是从月面东边消失，在西边出现。发生在黄昏时节的蛾眉月掩行星尤其值得一看，无须借助任何设备，眼睛就能观赏，大家不妨多多留意。（作者系北京天文馆研究员）
来源：科技日报
月食与日食，或许是人类在不借助望远镜时，能够观察到的最壮观的天文事件。它们在古代被认为是巨大好运或灾难的预兆。而现在，我们知道它们的发生是与地球和月球相对于太阳运行的轨道有关。
图片来源: Luc Viatour / www.Lucnix.be
1999年法国日全食 日全食发生在日面完全被月球遮挡的时候，如1999年的日食所示。人们可以沿着太阳的边缘（红色部分）看到日珥和大量的日冕丝。
地球每年绕太阳运行一周，月球每月绕地球运行一周。观察证明，月球和地球轨道平面几乎是平齐的，但也并不完全平齐（偏移量约为5度）。这意味着每隔一段时间（每年会有数次），月球会在夜间，经过地球投出的阴影，阻碍我们对月球的观察，我们就将这种现象称之为月食。同样地，月球也会在白天绕到太阳和地球之间，暂时挡住我们观察太阳的视线，这种现象就被称为日食。
而今，我们的观念已不同于古人，我们知道这些现象不是由神召唤出来的，而是一种通过计算月球和地球在太阳系中运行的轨道的可预测的结果。而非常偶然的是，尽管太阳和月球在物理尺度上有着很大的体型差距，但它们在天空中看起来似乎是一样大的（太阳比月球大得多，但同时离地球也远得多）。因此，当日食或月食发生时，一个天体完全遮住另一个天体是有可能的，这被称为全食。更常见的情况是，只有部分的月球或太阳被遮挡，在这种情况下，我们称之为偏食。
图片来源： Randall J Scholten
月全食 2007年8月28日，Randall J Scholten在俄勒冈州海岸使用尼康D200和200mm变焦镜头拍摄了一组月食照片。
虽然在地球而每年都可以看到多次日全食，但是从地球上一个特定的地点来看，这类事件如同它们的壮观程度一样，是极为罕见的。地球和月球的相对运动导致日食只能在几纬度的狭长范围内被观测到，且太阳被完整遮挡现象的持续时间不会超过7分钟。因此，对于地球上的任何一个地方来说，大约每300年才会发生一次日全食。而地球的阴影比月球大很多，所以月食比日食更加常见，月全食甚至可以持续一个小时左右。尽管如此，这类天文事件的美丽景象，还是吸引着大量的专业和业余的天文学者们在世界各地追逐它们！
月食与日食的对比“月食”和“日食”事件涉及三个天体：太阳、月球和地球。当地球经过月球和太阳之间，地球的阴影遮挡了月球的全部或一部分时，月食便发生了；而当月球经过地球和太阳之间，挡住了太阳的全部或一部分时，日食就发生了。
日食包括日全食、日偏食和日环食。日全食是指月球完全挡住了太阳，日偏食是指月球挡住了太阳的一部分，而日环食则在当月球行至其轨道上的最远点时发生，此时月球并不能完全遮住太阳，你可以看到从月球外缘显现的一圈薄薄的光环。
月食和日食有什么不同？月食发生在晚上，日食发生在白天，它们都只在某些特定的时间发生。满月的时候，月球和太阳分别在地球的两侧。若此时月球和太阳为正对面，就会发生月食。虽然每个月都有满月，但显然月食不是每月都发生，因为太阳与地球和月球并不完全在相同的轨道平面上。月球的轨道平面相对于地球的轨道平面倾斜了5度，不然的话，我们每个月都会看到月食。
相对于日食，我们更容易看到月食，这其实与邻近程度有关。因为月球离地球要近得多（比太阳离地球要近300多倍！），所以地球阻挡太阳光进入月球的概率比月球阻挡太阳光进入地球的概率大得多。此外，在地球的大部分地区上都能看到月食。显然的是，日食更为罕见，当日食发生时，地球上只有一小部分人能在短时间内看到。
用肉眼看月食是很安全的，而不戴防护眼镜看日食会严重损害你的视力。在月食期间，你可以用望远镜更清楚地看到月球，真真切切地观察正在发生的事情。
日食对于人类的影响总是比月食更加深远，这可能源于太阳对地球上所有生命的重要性。在中国古代，日食被认为是龙前来吃太阳。日食对地球上所有生命的影响引起了科学家们极大的兴趣。他们热切地等待着日食的到来，因为这有助于他们收集更多的关于太阳及其相对于地球位置的知识。
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