概述
日食（Solar Eclipse），是发生时，在地球上月影里（月亮投射到地球上产生的影子）的人们开始看到阳光逐渐减弱，太阳面被圆的黑影遮住，天色转暗，全部遮住时，天空中可以看到最亮的恒星和行星，几分钟后，从月球黑影边缘逐渐露出阳光，开始发光、复圆。由于月球比地球小，只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食，遮住一部分时发生日偏食，遮住太阳中央部分发生日环食。
发生日全食的延续时间一般不超过7分31秒。日环食的最长时间是12分24秒。法国的一位天文学家为了延长观测日全食的时间，乘坐超音速飞机追赶月亮的影子，使观测时间延长到了74分钟。中国有世界上最古老的日食记录，公元前一千多年已有确切的日食记录。日食一般发生在农历的初一。
原理
日食必发生在朔日，即农历的初一（朔）。这是因为只有在那一天，月亮才会出现在太阳与地球之间的连线上，这样才有可能使月球挡住太阳而形成日食。
地球围绕太阳公转的轨道称为黄道，把月球围绕地球公转的轨道称为白道。黄道平面与白道平面不是相同的，它们之间平均有5°09′的夹角，并且随时发生变化。只有当月球运行到黄道和白道的升交点和降交点附近时，才会发生日食，故并非每次朔日皆有日食发生。
日、月食的发生必须是新月和满月出现在黄白交点的一定界限之内，这个界限就叫做“食限”。计算表明，对日食而言，如果新月在黄道和白道的交点附近18度左右的范围内，就可能发生日食；如果新月在黄道和白道的交点附近16度左右的范围内，则一定有日食发生。
由于黄道和白道的交点有两个，这两个交点相距180度，所以一年之中有两段时间可能发生日食和月食，这两段时间都称为“食季”，它们相距半年。太阳每天在黄道上向东移动约1度，由于日食的食限为18度左右的范围，太阳从黄道和白道交点以西的18度运行到黄道和自道交点以东的18度，大约需要36天，也就是说日食的每一个食季为36天。
过程
日食的过程可分为五个阶段，而只有日全食才拥有全部过程，日偏食和日环食则没有食既和生光。
初亏：因月球自西向东绕地球公转，当月球东沿相切于太阳西沿，日食正式开始，太阳开始出现亏损。
食既：月球继续向东运行，当东沿相切于太阳东沿时，太阳完全被月球遮挡，光线完全被吞食，称为食既。日全食开始。
食甚：当月球东移至中心与太阳中心重合的位置，日全食达到极点，称为食甚。
生光：月球继续东移，当西沿相切于太阳西沿，太阳开始露出，光芒开始重现，称为生光。日全食结束。
复圆：生光后月球遮挡太阳越来越少，当月球西沿相切于太阳东沿，太阳圆盘形状完全恢复，整个日食过程结束。
种类
日全食
太阳比月球宽400倍，但离地球也是400倍远。由于对称的缘故，月球的暗影，也就是落在地球表面的阴影，宽度正好可以遮住整个太阳。太阳光球完全被月亮遮住，原本明亮的太阳圆盘被黑色的月球阴影遮盖。然而，也只有在日全食发生时才可能用肉眼观测到模糊的日冕。日全食只在月球位于近地点时发生，此时月球的本影锥长度较月地之间距离长，本影锥才能扫到地球表面。由于太阳的实际体积比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一块非常小的区域见到，因为月亮的本影对太阳来说只是一个小点。（在全食区之外，所见的食相是偏食）。
日偏食
中国史书上称“日有食之，不尽如勾”，造成日偏食的原因是因为观测者落在月球的半影区中，观测者会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光。太阳和月球只有部分重合，依据两者中心的视距离远近（太阳被月球遮盖的最大直径）来衡量食的大小。通常日偏食是伴随着其他食相发生，如日全食或日环食或日全环食。
日环食
当月球处于远地点时，月球的本影锥不能到达地球；到达地球的是由本影锥延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此，这时太阳边缘的光球仍可见，形成一环绕在月球阴影周围的亮环。
全环食
全环食只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近，或月球与地球表面的距离和月本影的长度很接近的情形下。由于地球为球体的关系，而本影影锥接触地球时为日全食（常为在食带中间），在食带两端由于影锥未能接触地球，致只能有伪本影到达地球之下，所看到的是日环食。所以，当全环食发生时，随着地月之间的相对运动，会先后出现环食→全食→环食，当然，对于某一个具体的地点来说，在一次日食过程中是不会同时看到全食和环食的。全环食发生机率甚少。
规律周期
由于地球绕太阳和月亮绕地球的公转运动和黄白交点的移动都是有规律的，所以相隔一定的时间就会发生一次大致类似的日、月食。
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分钟的日全食通常少于10次。从公元前3000年至公元5000年，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。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，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次的日食，其中大约40次至60次是中心食。
历史记载
日食，尤其是日全食，是最引人注目的天象之一。中国古人早在三千多年以前，就对日食现象做了记载。最早的记载是《书经·胤征篇》，据考证，这次日食大概发生于夏代仲康元年。
《春秋》这本编年史记载了公元前770年—公元前476年的244年中的37次日食。从公元3世纪开始对于日食的记录，更是一直延续到近代，长达一千六七百年之久。
在出土的商代甲骨卜辞中，被认定的日食纪事有5次。这是发生在公元前14世纪至12世纪之间的日食纪事。在古书《诗经·小雅》中，也有日食纪事：“十月之交，朔日辛卯，日有食之。”据考证，这次日食发生在周幽王六年，即公元前776年9月6日。
到了汉代，对日食时的太阳位置、起止时刻、见食时间、食分（即日面所食部分占整个日面的比例）以及日食初亏所起的方位等，也多做明确记录。例如《汉书·五行志》对发生于汉征和四年八月辛酉晦（公元前89年9月29日）的日食记载：“不尽如钩，在亢二度，晡时食，从西北，日下晡时复。”这条记录告诉人们，食分很大，光亮的太阳圆面只剩下一个钩形了，食起于西北方向，这时太阳位于亢宿二度等。
据统计仅春秋时代记载的日食就有37次，其中33次已经被证明是完全可靠的，如果从春秋时代起算到清乾隆年间为止，中国记录了大约有1000次左右，这不愧为世界上最完整的日食记录。
相关文化
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）。
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，《日蚀说》曰：“日者，太阳之精，人君之象。君道有亏，有阴所乘，故蚀。蚀者，阳不克也。”。汉朝的张衡，却针对日食和月食提出合理的科学解释，并说明原理。
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的杀害。
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。
影响
日食会对地球环境乃至人类社会的运作产生一定的影响，以下是科学角度认知上的灾害：
天灾方面：造成能见度下降、气温降低（沙漠地区最为明显）、湿度上升，对于交通运输的生产作业、通信安全（定位卫星断讯）等，或是某些敏感的动植物会应日食产生不寻常的变化。因此在日食（尤其日全食）期间，受到影响的地区需要调整照明设备以维护交通安全。
人祸方面：根据历史的事件纪录分析，有发生过有心人士将日食当作时间点的指标，借由此引起国家动乱、起义战争、夺取统治阶级的生命等各种意图的时机。在社会治安上，则会有人刻意散播不实谣言（或者是借由网络等手法），造成民众的迷信猜测和心理恐慌等影响。
相关趣闻
神话
对古代人而言，日食是十分可怕的。中国古代认为日食是因为一条龙吞掉了太阳，其它的文明也认为这是不祥之兆，有许多“解决方法”：打鼓、朝天空射箭、拿物或人祭祀等。据传，曾经有一次致命的日食报告错误。这是说公元前二世纪的两个中国天文家由于一些原因没报告日食。
那时的中国帝王认为自己是天子，十分重视天象，认为那是上天给的暗示，因此请了一批天文家定期观测天象。那时彗星和流星不能被预言，但日食是可以预测的。两位天文家没有告诉帝王日食这一重大天象的发生，帝王盛怒，将两人斩首示众。那时的天文学家比现在危险得多。
政治事件
让天文官丢了脑袋的“仲康日食”：大夏王朝曾出现过一次日食，因羲和头天夜里喝醉酒昏睡，第二天错过报告日食的时间，仲康大帝将羲和推出斩了首。
阻止了一场战争的日食：公元前6世纪~7世纪，伊朗高原上的米底王国与吕底亚王国在哈吕斯河（今柯孜勒河）一带展开激烈的战斗，突然发生的日食。双方认为，这是上天不满两国的战争而发出的警告，仗不能再打下去了。双方的首领经过一番商讨以后，决定握手言和，签订了永久的和平契约。
活动预报
日地空间环境状态的变化对现代生活、生产所依赖的现代尖端技术显得越来越重要。前面已提到，X射线耀斑直接引起地球电离层骚扰，从而影响地球短波通讯。太阳质子事件会危及宇航员和宇宙飞行器上的传感器及控制设备，对在高纬地区飞行的旅客和乘务人员也构成辐射威胁。
另外有人统计，剧烈的太阳活动与地震、火山爆发、旱涝灾害、心脏和神经系统疾病的发生及交通事故都有关系。所以，太阳活动和日地物理预报是非常重要的。太阳活动预报分为长期、中期、短期预报和警报。日地空间环境作为系统的科学研究对象是在1957年人类进入太空开始的。
50至70年代是探索阶段，人们逐步认识到太空环境的重要性。在大量探测的基础上建立了描述环境的静态模式，对一些重大的航天活动做了安全性的预报。80年代以后，在需求的推动下，日地空间环境的研究得到迅速的发展。自1979年开始每隔四年一次的国际日地预报会议均如期举行，规模逐次扩大。为了联合和协调各主要国家的工作，成立了联合的预报中心。总部设在美国，有10个区域警报中心分布于全球。北京区域警报中心是其中之一。进入90年代以后科学家们形象地称之为“空间天气”。
记录之最
最早日食
公元前1217年5月26日，居住在中国河南省安阳的人们，正在从事着各种各样的正常活动，可是一件惊人的事情发生了。人们仰望天空，之前光芒四射的太阳，突然产生了缺口，光色也暗淡下来。但是，在缺了很大一部分后，却又开始复原了。这就是人类历史上关于日食的最早记录。它刻在一片甲骨文上。
中国古代对日食的观察，保持了纪录的连续性。例如在《春秋》这本编年史记载了BC770年-476年的244年中的37次日食。从3世纪开始对于日食的记录，更是一直延续到近代，长达近2000年之久。
最长日食
日食(月亮界于太阳和地球之间)持续的最长时间为7分31秒。1955年发生在费城西部持续时间为7分8秒的日食是近年最长的一次。据预测，2186年大西洋中部地区将发生一次持续时间7分29秒的日食。1995年，泰国曼谷的一次日食中，一位母亲和孩子被摄影照片，这次日食在该国某些地区为日全食。月食(月亮运行进入地球的阻影)持续的最长时间为1小时47分。2000年7月16日，在北美的西海岸人们看到这种景象。
