晴朗的白昼，阳光灿烂，曾经神经的日食突然间光芒四射的太阳被一个黑影遮挡住，黑影逐渐扩大，有时甚至太阳的整个圆面完全被遮住，这时黑夜突然降临大地，气温骤然下降，天空呈现一片夜色，明亮的星星显露了出来，这就是发生了日食(图2-39)。
日食在人们还不明白天体运动规律的时候，日食这种自然现象曾引起人们极大的恐慌。现在人们已经认识了这种极为普遍的自然现象，并且能计算出上百年甚至上千年的日食发生的时间和地点。日食特别是日全食似乎已经成了研究天体的科学家的重大节日。因为通过日食观测，爱丁顿于1919年验证了爱因斯坦广义相对论的正确性。当日食发生时，月亮遮住太阳表面的光线，这给研究太阳大气带来了绝好的机会。水星的内侧还有没有太阳系的另外一颗行星，这是长时间争论的问题。虽然爱因斯坦早就用广义相对论说明不存在行星，但是还有孜孜不倦的科学家在日食的时候企图寻找水星内侧的行星。
日食的基本原理
日食的发生与太阳、地球、月亮的运动有着密切的关系（图2-40）。地球围绕太阳运行，月亮则围绕地球运行。这样，太阳、地球和月亮三者在天空的位置也就时刻在变化着。地球和月亮都是自身不发光而又不透明的球体，地球和月亮在太阳光的照射下，都会拖着一条长长的影子。当月亮运行到太阳和地球之间方向(朔)，这时，从地球看去，日、月在同一时，如果日、月、地三者恰好或几乎在一条直线上，月影就会扫到地球表面，被月影扫过的地区，人们就会看到日食。显然，日食必定发生在朔，即农历的初一。但不是每次朔都发生日食，因为在朔日的时候，月亮虽然位于太阳和地球之间，但日、月、地三者不一定恰好或几乎成一直线，这是因为月亮绕地球转动的轨道平面（白道面）和地球绕太阳公转的轨道平面（黄道面）并不重合，而是有一个平均5°09′的交角。所以，只有当月亮和地球运行的地点合适时，才有可能发生日食。
日食有三种类型：日全食、日环食、日偏食。日全食时月亮将整个太阳圆面遮住；日环食时月亮只遮住太阳圆面的中心部分，而在太阳圆面的边缘还露出像光环似的一圈；日偏食则是月亮只遮住了太阳圆面的一部分。为什么会有三种类型的日食现象发生呢？
前面已经讲过，月亮在太阳光的照射下会在背着太阳的方向上产生一个影子。月亮的影子可以分为本影、半影和伪本影三个部分，如图2-41所示。如果月亮本影锥扫过地球表面，那么在本影区内，太阳射向月亮的光线全部被遮住，因此在这一区域的人们就会看到太阳的整个圆面被月亮遮住的日全食现象。如果是半影扫过地面，则在半影区内，太阳射向月亮的光线一部分被月亮遮住，在这一区域的人们就会看到日偏食现象。如果是伪本影扫过地面，那么在伪本影区内，太阳中心部分射来的光线被月亮挡住，但太阳边缘部分射来的光线却未被遮挡，因此在伪本影区内的人们就会看到太阳中央部分被遮，而太阳四周只留下一窄圈光环的日环食。
日全食、日环食、日偏食日食中最常见的是日偏食，日全食和日环食，相对比较少见，日偏食的时候，太阳的一部分被月亮遮住，看上去好像太阳被咬去了一块。
日食的预测和观测
日食有18年11日8时的周期，见食的地方也有变化。例如，1955年在中国领海发生的特别长的日全食，是1937年全食期很长的那一次日食的重演，也是1919年的那次日全食的继续。那次日全食之所以著名，是因为在巴西和非洲的观测队测出了星光在太阳边沿的偏折，证实了爱因斯坦的相对论。用数学方法去预测日食比预测月食要困难得多。这种难易程度的不同是由于两种现象的性质有所不同。月亮被食的时候，它是真的失去了它的光辉，凡是能看见月食的人，都能同时看见月亮同样的黯淡亏缺，即我们看到的月食全是月全食。反之，在日食进行的时候，月轮掩盖了日轮，月轮在我们眼前遮蔽了日轮上的一部分光线；即使在同一瞬间，这部分所遮蔽的光线也随观测者在地球上的位置不同而有多寡之别。在某一瞬间，有些人看见太阳仍如往常一般，有些人看见它残缺不全，但各人所见被食部分有多寡的不同，尤其是只有少数幸运的人才能看见全食或环食。
下面就是用天体力学方法计算的未来20年世界日食的分布图，可见在未来20年，中国可以观测到的日食是很少的。由于大多数日食为日偏食，太阳没有被遮盖住的部分依然会发出很强的光，所以肉眼观测日食是不大可能，而且对眼睛也有很大的伤害。采用得比较多的办法就是拿一张厚度合适的黑色纸盖在眼上，透过纸观测日食。这只是一种很简易的办法，天文学家常用天文望远镜观测并拍摄日食的照片。大概很多人虽然很早就听说过日食，但却无缘观看日食的全过程，下面我们来一起看一个日食的观测记录。
“日冕以外，还有一些散布更广但是比较黯淡的光辉，它们射出长长的光芒，这些光芒主要是来自太阳赤道的方向和黑子与日珥活动的区域，这些光芒在日轮上方显现出锥的形状，在下方变为双支，右边一支终于收缩成了一点；不远的地方，水星像1等星那样在发光，它好像故意停顿在那里，使我们可以用它去测定日冕的范围和方向。”