日食和月食：本影、半影与食季
日食是月球运行到太阳和地球之间，月球的影子落在地球上，挡住了射向地球的太阳光；月食是地球运行到太阳和月球之间，月球进入地球的影子。日食只发生在新月（农历初一），月食只发生在满月（农历十五、十六）。由于月球公转轨道面（白道面）与地球公转轨道面（黄道面）有约 5° 的夹角，只有新月或满月恰好发生在两个轨道面的交点附近时，才会发生日食或月食，所以并不是每个月都有。
影子：本影、半影和伪本影
光在同种均匀介质中沿直线传播。太阳不是一个点，而是一个很大的发光球体，月球（或地球）挡住阳光后，身后会形成两种影子：
- 本影：太阳射来的光全部被挡住的区域，是一个越来越细的圆锥。月球本影的长度约 37.4 万千米，和月地距离差不多。
- 半影：太阳只有一部分光被挡住的区域，围在本影外面，越往外越亮。
- 伪本影：本影圆锥尖端以外的延长部分，这里看到月球挡在太阳正中，但月球显得比太阳小，挡不住整个太阳。
日全食、日环食和日偏食
地球上的人看到哪种日食，取决于他处在月影的哪个区域：
| 观察者所在 | 看到的现象 | 条件 | 看到的样子 |
|---|---|---|---|
| 本影区 | 日全食 | 月球离地球较近（近地点附近），本影能到达地面 | 太阳完全被挡住，天空变暗，可见日冕 |
| 伪本影区 | 日环食 | 月球离地球较远（远地点附近），本影够不着地面 | 太阳中间被挡住，四周留下一圈亮环 |
| 半影区 | 日偏食 | 本影或伪本影两侧的广大地区 | 太阳的一部分被挡住 |
| 影子以外 | 看不到日食 | — | 太阳完整 |
月球的视直径（从地面看它有多大）和太阳的视直径都约为 0.5°，几乎一样大：月球离地球近时（约 35.7 万千米）看起来比太阳略大，能把太阳全部挡住；离地球远时（约 40.6 万千米）看起来比太阳略小。本影在地面上扫出的全食带只有一两百千米宽，所以一个地方很难遇到日全食，而日偏食能在几千千米的范围内看到。
月食的过程
地球比月球大得多，在月球轨道附近，地球本影的直径约为月球直径的 2.7 倍，所以月球可以整个进入本影，形成月全食；只有一部分进入本影是月偏食；只进入半影是半影月食，月面只是略微变暗，肉眼很难察觉。地球的影子没有“伪本影”能到达月球，所以没有“月环食”。一次月全食的过程是：
| 食相 | 含义 | 中心月全食时距食甚 |
|---|---|---|
| 初亏 | 月球东边缘刚接触本影，月食开始 | 约 −1 小时 53 分 |
| 食既 | 月球刚好全部进入本影，全食开始 | 约 −52 分 |
| 食甚 | 月心离本影中心最近 | 0 |
| 生光 | 月球西边缘开始离开本影，全食结束 | 约 +52 分 |
| 复圆 | 月球全部离开本影，月食结束 | 约 +1 小时 53 分 |
月全食时月亮并不会完全消失，而是呈暗红色（古铜色）：太阳光穿过地球大气时，蓝光多被散射，红光被大气折射进地球的本影，照亮了月面。日偏食只有初亏、食甚、复圆三个食相，日全食和日环食与月全食一样有五个。
月球相对地影每小时向东移动约 0.5°（约 1 个月球直径） 月全食最长约 1 小时 45 分
为什么不是每个月都有日食和月食
每个月都有新月和满月，但白道面与黄道面有约 5.1° 的夹角。两个轨道面相交于一条直线，交线与白道的两个交点叫升交点和降交点。大多数新月时，月球从太阳的上方或下方经过，影子落不到地球上；大多数满月时，月球从地影的上方或下方经过。只有当太阳走到交点附近（前后约 17°），新月或满月又恰好发生，日、月、地才几乎排成一条直线。太阳每年两次经过交点附近，叫作食季，相隔约半年，所以日食、月食常常成对出现：一次日食前后约半个月往往有一次月食。每年至少有 2 次日食，最多 5 次；月食（不含半影月食）每年最多 3 次，也可能一次都没有。
交点连线在一年中几乎指向同一个方向，但每年会缓慢后退约 19°，所以食季每年提早约 19 天。
用这个模型做实验
- 在「日食」里按播放，看月球的本影、半影自上而下扫过地球；拖动观察者到不同位置，对照左下角“观察者看到的太阳”，说出本影区、半影区分别看到什么。
- 把月地距离拖到近地点和远地点，看本影尖端能否够到地面，比较日全食和日环食。
- 切换“放大地月”，看本影在地面上扫过的范围有多小，半影的范围有多大。
- 在「月食」里把偏离调到“月全食”，按播放，看月球依次经过初亏、食既、食甚、生光、复圆，月面变红；再换成月偏食、半影月食比较。
- 在「一年中的日月食」里播放一年，打开“跟随地球”，看大多数新月、满月时月球从影子上方或下方经过；在时间轴上点日食、月食，看它们都落在食季里。
- 到「判断练习」里做题，答完可以点“在模型里看”回到模型对照。
常见问题
日食和月食是怎样形成的？
都是因为光沿直线传播、不透明的天体后面形成影子。日食：月球运行到太阳和地球之间，三者大致成一条直线，月球挡住射向地球的太阳光，月球的影子落在地球上，处在影子里的人就看到太阳缺了一块或全部看不见。月食：地球运行到太阳和月球之间，三者大致成一条直线，月球进入地球的影子，照到月球上的太阳光被地球挡住，月亮就缺了一块或变成暗红色。
为什么日食总发生在农历初一，月食总发生在十五前后？
日食时月球在太阳和地球之间，月球被照亮的一面背对地球，这时是新月，也就是朔，农历把朔日定为初一。月食时地球在太阳和月球之间，月球被照亮的一面完全朝向地球，这时是满月，也就是望，多在农历十五、十六。但反过来不成立：并不是每个初一都有日食、每个十五都有月食。
为什么不是每个月都有日食和月食？
因为月球绕地球公转的轨道面（白道面）与地球绕太阳公转的轨道面（黄道面）有约 5° 的夹角。大多数新月时，月球从太阳的上方或下方经过，影子落不到地球上；大多数满月时，月球从地球影子的上方或下方经过。只有当新月或满月恰好发生在两个轨道面的交点附近时，日、月、地才几乎在一条直线上，发生日食或月食。太阳每年两次经过交点附近，叫作食季，所以日食、月食集中在相隔约半年的两段时间里。
日全食、日环食、日偏食有什么区别？
处在月球本影里的人，太阳光全部被挡住，看到日全食；处在伪本影里的人，月球挡在太阳正中但显得比太阳小，四周露出一圈亮环，看到日环食；处在半影里的人，太阳只被挡住一部分，看到日偏食。月球离地球较近（近地点附近）时，本影能到达地面，发生日全食；月球离地球较远（远地点附近）时，本影够不着地面，发生日环食。
月全食时月亮为什么是红色的？
月全食时月球整个在地球的本影里，太阳光不能直接照到月球，但仍有一部分太阳光穿过地球大气层，被大气折射进本影，照到月面上。阳光穿过大气时，波长较短的蓝光、紫光大多被散射掉了，剩下的主要是红光，所以月全食时的月亮呈暗红色或古铜色，俗称“红月亮”。
为什么日食从太阳的西边开始，月食从月亮的东边开始？
月球绕地球自西向东公转，在天空中相对太阳和星星每天向东移动约 12°。日食时，月球从太阳的西边追上来，先挡住太阳的西边缘（初亏），最后离开太阳的东边缘（复圆）。月食时，地球的影子在月球的东边，月球向东运动，先进入地影的是它的东边缘，所以月亮从东边缘开始变暗，从西边缘结束。
为什么看到月食的人比看到日食的人多？
月食发生时，月球真的进入了地球的影子、变暗了，地球上凡是这时月亮在地平线以上的地方（大约半个地球）都能同时看到，而且看到的食相完全一样。日食时，月球的本影和半影只覆盖地球表面的一小部分，日全食带只有一两百千米宽，日偏食也只在几千千米范围内可见。所以对某一个地方来说，看到月食的机会比看到日食多得多，尤其是日全食。
适用课程
浙教版初中科学七年级下册第 4 章《地球和宇宙》“日食和月食”，人教版初中物理八年级上册第四章《光现象》“光的直线传播”（影子与日食、月食的成因），以及高中地理必修第一册《地球的宇宙环境》中关于地月系、日食和月食的拓展内容。常见题型有“根据日、地、月位置图判断日食或月食”“图中某处看到日全食、日环食还是日偏食”“日食、月食发生时的月相和农历日期”“日食、月食从哪边开始”“为什么不是每月都有日食月食”等。