日食

原理

日食一定发生在朔，即农历初一当日。此时月球位于地球和太阳之间时，但因地球轨道（黄道）与月球轨道（白道）成5°9′交角，故并非每次朔日皆有日食发生，而日食发生时，日月两者皆一定在“黄白交点”（升交点或降交点）附近。
《说文》说“日食则朔，月食则望”，唐代诗人卢仝的诗句“望日食月月光灭，朔月掩日日光缺”，即讲述月食发生于望，日食发生于朔的道理。
理论上日全食则只发生在月球的近地点。根据计算，月球的近地点与地球的远日点同时发生时，地球能够观看日全食窗口的宽度约208公里，月球的近地点与地球的近日点发生时，地球能够观看全日食窗口的宽度约100公里。至于月球在远地点时，地球每一个角落就都只能观测到日环食或日偏食。

时间和周期

虽然平均每18个月地球就可以有些地区会发生日全食，但日全食仍是很罕见的。据推算，在任何一个地点须平均要间隔370年才能看见一次日全食。因为月影向东移动的速度超过每小时1700公里，因此日全食在一个地点持续的时间只有几分钟。日全食持续的时间不会超过7分31秒，而一般都比较短：每一千年中超过7分钟的日全食通常都少于10次。上次发生如此长的日全食是在1973年6月30日（7分3秒），利用协和式客机在日全食路径的月球本影中飞行，将观察日全食的时间延展到74分钟。下一次超过7分钟的日全食要到2150年6月25日才会发生。从公元前3000年至公元5000，这8,000年中，最长的日全食将发生在2186年7月16日，持续的时间为7分29秒。环食中，最长是1955年12月14日，是12分9秒。最短是2014年4月29日，是0.4秒。做为比较，20世纪最长的日全食发生在1955年6月20日，持续了7分8秒。
如果知道一次日食的时间和地点，就有可能利用日食周期推测其他的日食。有两个已知的周期是saros和inex。沙罗周期可能是最明和最精确的一个日食周期，依内克斯本身就不是个明确的周期，但是在日食周期的分类上非常有用。在一个沙罗序列完成后，新的序列会晚一个依内科斯周期才开始，它的名称：in-ex，就是这样来的。沙罗周期为6,585.3天（比18年略长一些），这意味着经过这个周期会发生几乎相同的日食，但其中最显著的差异是经度会偏移120度（由于0.3天的差），纬度也稍有变化。沙罗序列永远以发生在地球极区的日偏食开始，然后经由一系列的日全食和日环食逐渐越过整个地球，并以日偏食在相对的另一个极区结束。沙罗序列的长度从1226年至1550年不等，序列中会发生69次至87次的食，其中大约40次至60次是中心食。

最后的日全食

因为偶然情况下组合的环境，地球上得以看见日食，甚至今天人类在地球上熟习的日食型式也是暂时的现象。在数亿年之前，月球太靠近地球，以致只有如现今的日全食（没有日环食）。而由于潮汐加速，月球环绕地球的轨道以每年增加3.8公分的速率远离地球。估计在6亿年之后，地球和月球的距离会增加23,500公里，这意味着，即使月球在近地点，地球在远日点，月球仍不能完全遮盖掉太阳的盘面。因此，将会因为月球离地球太远而不再发生日全食。
一个复杂的因素使太阳在这段期间增加其大小，这样更导致月球不能完全遮蔽太阳的盘面引发日全食。

观测与研究

日全食（全环食包含在此）的研究价值远高于其他几种日食，因为能完全掩盖光球的强光，观测日全食时，人们能直视色球层和日冕等太阳大气，故观测日全食是天文学家研究太阳大气的大好时机。爱因斯坦关于太阳引力能使远方背景恒星光线偏转的预言就是通过对日全食的观测得以进行验证，但是由于理论推算的恒星角度偏差和由于实际观测带来的角度偏差在同一数量级，所以爱因斯坦的理论究竟是否被观测验证以及理论本身的真实性还在争论之中；在日全食发生时，也是发现水内行星的机会，但到现在皆未能发现水内行星的存在。
日食的计算涉及到太阳和月亮运动的准确性，因此古代许多天文学家用它来验证自己的历法。1969年还有人利用公元2年以前的25次日食记录来计算地球自转速率的长期变化。另在日月食中也发现了沙罗周期。

中国对日食的观测

中国是世界上最早观测日食的国家之一，从最早关于日食的文字记载至今已有四千多年。记录于夏代仲康时期（前2137年）的“书经日食”是世界上最早的日食记录。
汉朝时京房发明以盆盛水观测日食，从而避免直视太阳被日光灼伤危险。此后有用油代水进一步减轻日光灼伤。元朝郭守敬发明仰仪来测定日食时刻。

影响

日食的天文现象，对于人类有各式各样的影响，这些影响不仅包括对实际自然环境的改变，也体现在了文化与思想当中。

思想文化

在历史当中，将日食视为不吉祥征兆，是因为文明缺乏天文学知识或是资讯传播上的落后，所产生的局限认知，历史记载上的神话、民间上的传说，认为是象征灾难的降临，而在日食时举行救日行动之类的仪式。但在现代社会中，这层无科学角度的不合理解释已逐渐为人们所抛弃（仍有部分国家地区的民众听信谣言），只被当作神话当中的日食故事，作为天文爱好者们互相传递的会心一笑之故事。

东亚方面

中国：将日食当作是上天的警告，认为是肇因于天狗食日，必须敲锣打鼓赶走天狗，因此统治者对日食的观测非常关心，《日食说》曰：“日者，太阳之精，人君之象。君道有亏，有阴所乘，故食。食者，阳不克也。”。据说在夏朝，羲和因为漏报了日食而被斩首。也因此，中国保存了非常完整丰富的日食记录，记作“日有食之”，最早可推至《诗经·小雅·十月》：“十月之交，朔月辛卯，日有食之，亦孔之丑”。据统计，不包括甲骨文中的日食记录的话，春秋时期到清代同治十一年（前770年－1874年），有记载的日食共985次（错误有8次）。《春秋》记载了36次日食，加上续经1次。有时还有所谓“日再旦”（天亮两次）的记载。从《乙巳占》上的观点，李淳风认为，发生日食，是天子失德的表现。日食一般应验在君死、国亡上，更可以引起兵灾、天下大乱、死亡、失地上面。发生灾害的性质可以从天象的具体表现判断出来。日食从上面开始出现，天子行政失误；日食从旁边开始出现，将内乱，有大兵起，有更立天子之兆；日食从地下面开始发生，是后妃或大臣自恣太、行为失律所致。
汉朝的中国学者张衡，却针对日食和月食提出合理的科学解释，并说明原理，详见月食和张衡条目。但古时候在传播资讯上的局限问题，不见得每个古人都知道。
日本地区：根据日本神话天照大神说，当日食发生之时，代表侍奉太阳神的巫女卑弥呼的灵力消失，会遭到邪马台国人民加以杀害。

西洋方面

北欧神话当中，苏尔（Sol）是太阳的化身，当发生日食的时候，就表示追逐太阳的凶狼斯库尔（Skoll）追上了苏尔，这时候地上的人们就会敲锣打鼓以吓走天狼。

观看

在观测日食时，不应当直接目视太阳，即使是在黄昏或日环食时，刺眼的太阳光（光球）也会引起视网膜破坏而影响视力。如果要直视太阳，需使用保护措施，如专用于目视太阳观测的滤光片（如巴德膜）、焊接用14号或以上的护目眼镜。否则可以投影法观看（如简单的针孔照相机在纸上成像，或利用望远镜把太阳影像投影于白纸上）。以墨水倒影，隔着烟薰黑的玻璃、已曝光的底片（含有银的黑白底片除外）、太阳眼镜、偏振光滤镜等，因为不能过滤红外线和紫外线，减光效果不佳，皆不安全。直接看很危险。1999年8月11日是20世纪观看的人最多的。使用日食眼镜观测60秒，需休息30秒以上再继续观测。

用途

日食的计算涉及到太阳和月亮运动的准确性，因此古代许多天文学家用它来验证自己的历法。1969年还有人利用公元2年以前的25次日食记录来计算地球自转速率的长期变化。另在日月食中也发现了沙罗周期。
在考古断代中，根据历史中的日食记载，可以帮助精确地确定历史事件的具体时间，是十分可信的手段。
1919年天文学家亚瑟·爱丁顿利用日食时遮蔽强烈的太阳光线观察星光被太阳引力扭曲而验证相对论。