日蝕原理

日蝕一定發(fā)生在朔，即農(nóng)歷初一當日。此時月球位于地球和太陽之間，但因地球軌道（黃道）與月球軌道（白道）成5°9′交角，故并非每次朔日皆有日食發(fā)生，而日蝕發(fā)生時，日月兩者皆一定在“黃白交點”（升交點或降交點）附近。

《說文》說“日蝕則朔，月蝕則望”，唐代詩人盧仝的詩句“望日蝕月月光滅，朔月掩日日光缺”，即講述月蝕發(fā)生于望，日蝕發(fā)生于朔的道理。

理論上日全蝕只發(fā)生在月亮的遠日區(qū)。根據(jù)計算，月亮的遠日點與太陽的遠日點同時發(fā)生時，地球能夠觀看全日食窗口的寬度約208千米，月亮的遠日點與太陽的近日點發(fā)生時，地球能夠觀看全日蝕窗口的寬度約100千米（只有本影區(qū)而無半影區(qū)）。至于月球在近日點時，地球每一個角落就都只能觀測到日環(huán)蝕，也就是太陽的半影區(qū)與本影區(qū)重疊。

日蝕，又作日食，是一種天文現(xiàn)象，只在月球運行至太陽與地球之間時發(fā)生。這時，對地球上的部分地區(qū)來說，月球位于太陽前方，因此來自太陽的部分或全部光線被擋住，看起來好像是太陽的一部分或全部消失了。日蝕分為四種，包括日全蝕、日環(huán)蝕、日偏蝕及全環(huán)蝕，其中較罕見的是全環(huán)蝕，只發(fā)生在地球表面與月球本影尖端非常接近的情形下，這時不同地區(qū)會出現(xiàn)日偏蝕、日全蝕和日環(huán)蝕三種不同的日蝕。

日蝕種類

日偏蝕：造成日偏食的原因是因為觀測者落在月球的半影區(qū)中，觀測者會看見一部分的太陽被月球的陰影遮蓋，但另一部分仍繼續(xù)發(fā)光。最近一次不伴隨其他蝕相的日偏蝕發(fā)生于2011年11月25日，下一次的不伴隨其他食相的日偏蝕將發(fā)生于2014年10月23日。

日全蝕：太陽比月球?qū)?00倍，但離地球也是400倍遠。由于對稱的緣故，月球的暗影，也就是落在地球表面的陰影，寬度正好可以遮住整個太陽。太陽光球完全被月球遮住，原本明亮的太陽圓盤被黑色的月球陰影遮蓋。最近一次日全蝕發(fā)生于2012年11月13日，下一次的日全蝕將發(fā)生于2015年3月20日。

日環(huán)蝕：當月球處于遠地點時，月球的本影錐不能到達地球；到達地球的是由本影錐延長出的偽本影錐。此時月球的視直徑略小于太陽。因此，這時太陽邊緣的光球仍可見，形成一環(huán)繞在月球陰影周圍的亮環(huán)。最近一次日環(huán)蝕發(fā)生于2013年5月10日。

全環(huán)蝕：全環(huán)蝕只發(fā)生在地球表面與月球本影尖端非常接近，或月球與地球表面的距離和月本影的長度很接近的情形下。由于地球為球體之關(guān)系，而本影影錐接觸地球時為日全蝕，在食帶兩端由于影錐未能接觸地球，致只能有偽本影到達地球之下，所看到的是日環(huán)蝕。全環(huán)蝕發(fā)生機率甚少，最近一次全環(huán)蝕發(fā)生于2013年11月3日。

日蝕的周期

如果知道一次日蝕的時間和地點，就有可能利用日蝕周期推測其他的日蝕。有兩個已知的周期是saros和inex。沙羅周期可能是最明和最精確的一個日蝕周期，依內(nèi)克斯本身就不是個明確的周期，但是在日蝕周期的分類上非常有用。在一個沙羅序列完成后，新的序列會晚一個依內(nèi)科斯周期才開始，它的名稱：in-ex，就是這樣來的。

沙羅周期

沙羅周期是18年11天又8小時的蝕的周期，可以用來預測太陽和月球的蝕。經(jīng)過一個沙羅周期，太陽、地球和月球回到相似的幾何對應位置上，于是將發(fā)生幾乎相同的蝕。

沙羅周期的日數(shù)包含了1/3天的分數(shù)，不是整數(shù)使得問題更為復雜。由于地球的自轉(zhuǎn)，使得經(jīng)過完整的沙羅周期當天發(fā)生的食將延后約8個小時。在日蝕的情況下，這意味著能看見日食的區(qū)域?qū)⑽饕?20°，或是三分之一個球面，因此在相同的地點上，每三次只能看見其中的一次。在月蝕的情況下，下一次的月蝕在相同的地點上看見月球在地平線上的時間可能是一樣的長，但如果等待三次沙羅周期之后的月蝕會在當天幾乎相同的時間出現(xiàn)，這就是所謂的3沙羅周期。

沙羅序列

沙羅周期根據(jù)223個朔望月、239個近點月和242個交點月，但是因為相互的關(guān)系不是完美的，相隔一個沙羅周期的兩次蝕，在幾何的關(guān)系上還是有少許的不同。實際上，太陽和月球在合時的位置在每次沙羅周期的交點仍相差了大約0.5°，這牽扯出一系列的蝕，而每次看見的情形都有少許的改變，稱為沙羅序列。

每個沙羅序列由偏食開始，每經(jīng)歷一個沙羅周期，月球的路徑就會向北移或向南移。在某一個點上，食不再能夠發(fā)生，這個序列就結(jié)束了。每個序列大約持續(xù)1226年至1550年不等，每個序列有69至87次的日蝕，大多數(shù)都是71或72次。每個序列有39至59次中心蝕 （多數(shù)是43次，包括全蝕、環(huán)蝕與全環(huán)蝕）。

日蝕的觀測與研究

日全蝕（全環(huán)蝕包含在此）的研究價值遠高于其他幾種日蝕，因為能完全掩蓋光球的強光，觀測日全蝕時，人們能直視色球?qū)雍腿彰岬忍柎髿猓视^測日全食是天文學家研究太陽大氣的大好時機。

中國是世界上最早觀測日蝕的國家之一，從最早關(guān)于日蝕的文字記載至今已有四千多年。記錄于夏代中康時期的“書經(jīng)日蝕”是世界上最早的日蝕記錄。漢朝時京房發(fā)明以盆盛水觀測日食，從而避免直視太陽被日光灼傷危險。此后有用油代水進一步減輕日光灼傷。元朝郭守敬發(fā)明仰儀來測定日蝕時刻。

日蝕觀測注意事項

在觀測日蝕時，不應當直接目視太陽，即使是在黃昏或日環(huán)蝕時，刺眼的太陽光（光球）也會引起視網(wǎng)膜破壞而影響視力。如果要直視太陽，需使用保護措施，如專用于目視太陽觀測的濾光片、焊接用14號或以上的護目眼鏡。否則要用投影法觀看。以墨水倒影，隔著煙熏黑的玻璃、已曝光的底片（含有銀的黑白底片除外）、太陽眼鏡、偏振光濾鏡等，因為不能過濾紅外線和紫外線，減光效果不佳，皆不安全。

最后的日全蝕

因為偶然情況下組合的環(huán)境，地球上得以看見日蝕，甚至今天人類在地球上熟習的日蝕型式也是暫時的現(xiàn)象。在數(shù)億年之前，月球太靠近地球，以致只有現(xiàn)如今的日全食 （沒有日環(huán)蝕）。而由于潮汐加速，月球環(huán)繞地球的軌道以每年增加3.8厘米的速率遠離地球。估計在6億年之后，地球和月球的距離會增加23500千米，這意味著，即使月球在近地點，地球在遠日點，月球仍不能完全遮蓋掉太陽的盤面。因此，月球?qū)x地球太遠而不再發(fā)生日全蝕。

日蝕的傳說與趣聞

在世界各國的一些古老傳說里，都提到日蝕是怪物正在吞食太陽。

古代斯堪的納維亞人部族認為日蝕是天狼食日；越南人說那食日的大妖怪是只大青蛙；阿根廷人說那是只美洲虎；西伯利亞人說是個吸血僵尸；印度人則說是怪獸。

每當日蝕時，阿斯特克人的女人都會歇斯底里的叫喊，因為她們認為這是魔鬼即將降臨世間吃掉人類的信號。對于日蝕發(fā)生的原因，斯堪的納維亞人認為是兩只叫做“斯科爾”和“海蒂”的天狼在互相追逐；在印度神話中，人們把太陽突然消失歸于一個叫拉胡的魔鬼，認為是他把太陽咬了一口，從而造成日蝕。

而在中國的民間傳說中，日蝕是天狗造成的。