问题1：日食是如何形成的？

当月亮正好挡在太阳和地球中间的时候，日食就发生了。月亮挡住了一部分太阳光，形成一个影子投在地球上，如果你恰好在这个影子里，你就能看到日食。

图解：2017年8月17日日全食，图片来源：Wikipedia

当你站在多个光源下，你就会有很多个影子。太阳比月亮大的多，可以把来自太阳的光想象成多个光源，正对着月球的光源被完全挡住了，形成的全食区域叫做“本影”。然而那些与月亮成一定角度的光源只是部分被遮挡，这些影子叫做“半影”。如果你在半影区域，你只能看到日偏食，因为在你的角度看来，月亮并没有完全挡住太阳。

图解：日食，本影与半影。日食时月亮位于地球和太阳中间，三者位于一条直线上。从太阳一端发出的光线被月球遮挡形成阴影，从太阳另一端发出的光线被月球遮挡形成另一片阴影，两个阴影重叠的区域称为本影（白色箭头所指），未重叠的阴影区域称为伴影（紫色箭头范围内）。地球上本影区域内可见日全食，伴影区域内可见偏食。图片来源：exploratorium

问题2：月食如何形成？

图解：2007年8月28日月全食，图片来源：NASA

月食与日食类似，但在月食时，是地球挡在了月亮和太阳之间，地球的影子投在了月亮上，形成了月食。月食的时候月亮看起来是红色的，是因为当太阳光穿过地球大气层时，波长较短的光被散射掉了，只有像红色这样的长波得以穿过并到达了月亮。这也是日落时太阳看起来发红的原因。

图解：当地球位于太阳和月亮中间时，形成月食。与日食类似，阴影交叠的区域为本影，月球进入此区域时可见月全食，当月球只有部分进入本影区域时，为月偏食。图片来源：independent

问题3：月食和新月的区别是什么？

当月亮反射太阳光的那一面背对地球的时候，就形成了新月。你可能会问：“这难道不是发生在当月亮处在地球和太阳之间的时候吗？如果是这样，每次新月的时候都有日食。”事实是，每次日食都是在新月（初一）的时候，但不是每次新月都有日食。

图解：想象太阳和月亮在天球上的运行轨道，红色圆圈表示太阳轨道，紫色圆圈表示月亮轨道，二者之间有5度的倾斜角，这导致即使月球运行到地球和太阳中间，月球也会略低于或者高于地日连线，所以不会发生日食，只有当月球高度和太阳相同时（图中上方轨道交点）才会发生日食。类似地，当月球运行到远离太阳的一端，只有处在轨道交点上（处在地日连线上）,才会发生月食。图片来源：Yahoo News

想象地球围绕着太阳转，现在，用一条直线连接地球和太阳。再想象月亮围绕地球转，然后把月球轨道倾斜一下。虽然想象起来有一点难，但结果是，月亮轨道有时从地日连线上方穿过，有时从它下方穿过。每次月亮离太阳最近的时候，就是新月。但每次月亮在地日连线上方时，它的影子就会投在地球上方，类似的，如果月亮在地日连线以下，它的影子就投在地球下方。只有当月亮离太阳最近又正好在地日连线上的时候，日食才会形成。类似的，只有满月的时候才会形成月食（当月亮离太阳最远的时候），此时月亮也正好在地日连线上。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. quickanddirtytips- xeno

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