地球和月球本身都不發光。任何不發光、不透明的物體在太陽光照射下，都會產生影子。地球和月球背著太陽的一面，各自拖著一條長長的影子。影子由兩部分組成：最黑的部分稱為本影，在月球的本影內無法看到太陽；本影周圍稍微暗淡的部分稱為半影，在月球的半影內只能看到太陽的一部分。地球繞太陽旋轉，月球繞地球旋轉，并隨著地球繞太陽旋轉。因此，在月球繞地球公轉一周（約二十九天半）中，當月球走到太陽和地球之間，如果太陽、月球、地球正好在或接近一條直線時，太陽會被遮住，從而發生日食。同樣，當月球走到地球背向太陽的一面，如果太陽、地球、月球正好在或接近一條直線時，也就是月球進入地球本影內時，會發生月食。日食分為三種類型：日偏食、日環食和日全食。如果月球遮住太陽的一部分，這稱為日偏食。如果月球只遮住太陽的中心部分，在太陽周圍還露出一圈日面，看起來像一個光環，這稱為日環食。當太陽被完全遮住時，這稱為日全食。這三種日食的發生與太陽、月球和地球三者相互變化的位置有關，也取決于月球與地球之間的距離變化。月球比太陽小得多，其直徑約為太陽直徑的四百分之一，而月球與地球之間的距離也約為太陽與地球之間距離的四百分之一。因此，從地球上看，月亮和太陽的圓面大小差不多，所以能夠遮住太陽而發生日食。地球公轉和月球公轉的軌道都是橢圓，太陽與地球之間的距離，以及月球與地球之間的距離，并不是固定不變的，有時較遠，有時較近。因此，月球本影的長度也不一樣，最長時約為379,660公里，最短時約為367,000公里，而地球與月球之間的最近距離約為356,700公里，最遠距離約為406,700公里。如果某個時刻月球本影比地球與月球之間的距離大，地球上被月球本影覆蓋的地區就可以看到日全食。如果月球本影比地球與月球之間的距離小，月球本影的尖端無法到達地球表面，那么在影尖延長出來的小影錐（稱為偽本影）覆蓋的地區可以看到日環食。被月球半影覆蓋的地區都可以看到日偏食，在偏食區內離全食區越近，偏食的程度就越大。月球本影和半影沒有覆蓋的地方，根本看不到日食。無論是日偏食、日全食還是日環食，持續時間都很短，在同一個地方看到一次日全食的時間最長不超過七分四十五秒。地球上能夠看到日食的地區也很有限，因為月球比較小，其本影也比較小而短，所以在地球上掃過的范圍不廣，時間不長。由于月球本影的平均長度（373,293公里）小于月球與地球之間的平均距離（384,400公里），因此，在整個地球上，日環食發生的次數多于日全食。