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日食只能發生在新月的階段，當月亮經過太陽和地球之間，它的影子落在地球表面，日食就發生了。日食的發生完全是天體力學和時間的一種僥倖。自從大約45億年前月球形成以來，它一直在逐漸遠離地球（大約每年4釐米）。現在月亮正處於完美的距離，使它在天空中看起來與天陽一樣大，因此它可以完全擋住太陽產生日全食。
下一次日食發生在2020年6月21日，是一次日環食。環食帶經過西藏、四川、貴州、湖南、江西、福建和臺灣，最後終止於太平洋。
日食的種類
日食有四種類型：全食、環食、偏食和混合食。
日全食是一個自然的意外。太陽直徑86.4萬英裡，是月球直徑的400倍。但月球和地球的距離恰好是太陽和地球距離的400倍（由於兩個軌道都是橢圓形的，所以這個比例會有所不同）。因此，當軌道平面相交，距離排列得很好時，新月看起來會完全遮住太陽的圓盤。日全食平均每18個月發生一次。
日偏食發生時，只有半影經過你。在這些情況下，日食期間太陽的一部分始終保持在視野中。
日環食與日全食相似，因為月亮似乎是在太陽的中心經過。不同的是，月球看起來太小，無法完全覆蓋太陽的圓盤。月球繞地球的軌道是橢圓形的，因此，如果月球距離地球更遠一些，本影的尖端就不會到達地球。但是本影的延續會到達地面，在它裡面的人都可以看到一個火環。
混合日食是一種極其罕見的現象，這種特殊的日食發生在月球的距離接近本影到達地球的極限時。在混合食期間，日全食和日環食都會出現。
在所有日食中，大約28%是全食，35%是偏食，32%是環食，只有5%是混合日食。
日食的預測
當然，日食並不是每次新月時都會發生。這是因為月球的軌道相對於地球圍繞太陽的軌道傾斜了5度多一點。由於這個原因，月球的影子通常會在地球的上方或下方經過，所以日食不會發生。但一般來說，每年至少兩次(有時一年最多五次)，月亮會出現在地球和太陽之間。這個對齊點稱為節點。
這些排列並不是偶然發生的，因為在一段特定的時間間隔後，日食會重複發生。這段時間被稱為薩羅斯周期，早在28世紀前的早期迦勒底天文學家時代就知道了。薩羅斯周期這個詞的意思是「重複」，在這個間隔之後，太陽和月亮相對於一個節點的位置幾乎與之前相同。
古代日食
據我們所知，日食的最早記錄發生在4000多年前。在我國，人們認為日食是因為天狗食日造成的，宮廷天文學家有責任射箭、擊鼓和發出任何刺耳的聲音來嚇跑它。
在中國古代的經典書中，有兩位宮廷天文學家，在日食開始前喝醉了酒，卻完全沒有意識到日食的存在。事後，夏朝第四任皇帝下令以斬首的方式懲罰他們。這裡所討論的日食發生在公元前2134年的10月22日。
日食的現代研究
在日全食期間，一些紅寶石色的斑點似乎在漆黑的月亮圓盤周圍徘徊，那是太陽的日珥。在1868年8月18日的日全食期間，法國天文學家皮埃爾·詹森把他的分光鏡對準了日珥，發現了一種新的化學元素。兩位英國天文學家，諾曼·洛克耶和愛德華·弗蘭克蘭後來把它命名為「氦」，這種氣體直到1895年才在地球上被發現。
由於日全食時陽光會被遮擋，所以在黑暗的天空中可以看到一些較亮的恆星。在這樣的條件下，天文學家能夠檢驗愛因斯坦廣義相對論的一部分理論。該理論預測，太陽以外的恆星發出的光在經過太陽時，會以某種方式彎曲。1919年5月29日的一次日全食中，在太陽邊緣附近拍攝的恆星位置與夜晚拍攝的同一片天空的照片進行了對比，這些結果有力地支持了愛因斯坦的理論。