理论上 [[ 日全食 ]] 则只发生在月球的近地点。根据计算，月球的近地点与地球的远日点同时发生时，地球能够观看日全食窗口的宽度约208公里，月球的近地点与地球的近日点发生时，地球能够观看全日食窗口的宽度约100公里。至于月球在远地点时，地球每一个角落就都只能观测到 [[ 日环食 ]] 或 [[ 日偏食 ]] 。

[[ 日全食 ]] ：太阳比月球宽400倍，但离地球也是400倍远。由于对称的缘故， [[ 月球 ]] 的暗影，也就是落在地球表面的阴影，在恰好的距离上时，其宽度正好可以遮住整个 [[ 太阳 ]] 。太阳光球完全被月亮遮住，原本明亮的太阳圆盘被黑色的月球阴影遮盖。然而，也只有在日全食发生时才可能用肉眼观测到模糊的日冕。日全食只在月球位于近地点时发生，此时月球的本影锥长度较月地之间距离长，本影锥才能扫到地球表面。由于太阳的实际体积比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一块非常小的区域见到，因为 [[ 月亮 ]] 的 [[ 本影 ]] 对太阳来说只是一个小点。（在全食区之外，所见的食相是偏食）。最近一次日全食发生于2019年7月2日，下一次的日全食将发生于2020年12月14日。

[[ 日偏食 ]] ：中国史书上称“日有食之，不尽如勾”，造成日偏食的原因是因为观测者落在月球的半影区中，观测者会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光。太阳和月球只有部分重合，依据两者中心的视距离远近（太阳被月球遮盖的最大直径）来衡量食的大小。通常日偏食是伴随着其他食相发生，如日全食或日环食或 [[ 日全环食 ]] 。但发生在极区的某些日食会是单纯的日偏食（不伴随其他食相），这是因为月球与 [[ 黄道 ]] 面的距离稍远，只有 [[ 半影 ]] 碰到地球表面，最近一次不伴随其他食相的日偏食发生于2019年1月6日，下一次的不伴随其他食相的日偏食将发生于2022年4月30日。

[[ 日环食 ]] ：当月球处于远地点时，月球的本影锥不能到达地球；到达地球的是由 [[ 本影锥 ]] 延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此，这时太阳边缘的光球仍可见，形成一环绕在月球阴影周围的亮环。（在环食区之外，所见的食相是偏食）。最近一次日环食发生于2019年12月26日，下一次的日环食将发生于2020年6月21日。

[[ 全环食 ]] ：全环食只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近，或月球与地球表面的距离和月本影的长度很接近的情形下。由于地球为球体之关系，而本影影锥接触地球时为日全食（常为在食带中间），在食带两端由于影锥未能接触地球，致只能有伪本影到达地球之下，所看到的是日环食。所以，当全环食发生时，随着地月之间的相对运动，会先后出现环食→全食→环食，当然，对于某一个具体的地点来说，在一次日食过程中是不会同时看到全食和环食的。全环食发生几率甚少，最近一次全环食发生于2013年11月3日，下一次的全环食将发生于2023年4月20日。

地球与太阳的距离约是地球与月球距离的四百倍，且太阳的直径大小也约是月亮直径大小的四百倍。在理论上，由于这两个比例相当接近，我们由地球观测太阳与月球时，两者的大小应该大略相等，或著说他们的视直径大约相等──差距应该局限在0.5弧度左右。然而，由于月球及地球的 [[ 公转 ]] 轨道都大约是 [[ 椭圆形 ]] ，造成我们观测而得的月亮及太阳大小不固定[4][5] 。

日全食和日环食在 [[ 天文学 ]] 中称之为中心食，只要发生中心食，必然会发生日偏食。而当日出时，太阳已被食去（日食已经开始）时，当地发生日出带食或带食日出，而日落时太阳还在被食（日食尚未结束）时则称带食日落或日落带食。另外 [[ 月食 ]] 有 [[ 半影月食 ]] ，但日食没有半影日食（是偏食）。

虽然平均每18个月地球就可以有些地区会发生 [[ 日全食 ]] ，但日全食仍是很罕见的[7] 。据推算，在任何一个地点须平均要间隔370年才能看见一次日全食。因为 [[ 月影 ]] 向东移动的速度超过每小时1700公里，因此日全食在一个地点持续的时间只有几分钟。日全食持续的时间不会超过7分31秒，而一般都比较短：每一千年中超过7分钟的日全食通常都少于10次。上次发生如此长的日全食是在1973年6月30日（7分3秒），利用协和式客机在日全食路径的月球本影中飞行，将观察日全食的时间延展到74分钟。下一次超过7分钟的日全食要到2150年6月25日才会发生。从公元前3000年至公元5000，这8,000年中，最长的日全食将发生在2186年7月16日，持续的时间为7分29秒。环食中，最长是1955年12月14日，是12分9秒。最短是2014年4月29日，是0.4秒[8] 。做为比较，20世纪最长的日全食发生在1955年6月20日，持续了7分8秒。

如果知道一次日食的时间和地点，就有可能利用日食周期推测其他的日食。有两个已知的周期是saros和inex。 [[ 沙罗周期 ]] 可能是最明和最精确的一个日食周期，依内克斯本身就不是个明确的周期，但是在日食周期的分类上非常有用。在一个沙罗序列完成后，新的序列会晚一个 [[ 依内科斯 ]] 周期才开始，它的名称：in-ex，就是这样来的。沙罗周期为6,585.3天（比18年略长一些），这意味着经过这个周期会发生几乎相同的日食，但其中最显著的差异是经度会偏移120度（由于0.3天的差），纬度也稍有变化。沙罗序列永远以发生在地球极区的日偏食开始，然后经由一系列的日全食和日环食逐渐越过整个地球，并以日偏食在相对的另一个极区结束。沙罗序列的长度从1226年至1550年不等，序列中会发生69次至87次的食，其中大约40次至60次是中心食。

 因为偶然情况下组合的环境，地球上得以看见日食，甚至今天人类在地球上熟习的日食型式也是暂时的现象。在数亿年之前，月球太靠近地球，以致只有如现今的日全食（没有 [[ 日环食 ]] ）。而由于 [[ 潮汐 ]] 加速，月球环绕地球的轨道以每年增加3.8公分的速率远离地球。估计在6亿年之后，地球和月球的距离会增加23,500公里，这意味着，即使月球在近地点，地球在远日点，月球仍不能完全遮盖掉太阳的盘面。因此，将会因为月球离地球太远而不再发生 [[ 日全食 ]] 。

[[ 日全食 ]] （全环食包含在此）的研究价值远高于其他几种日食，因为能完全掩盖光球的强光，观测日全食时，人们能直视色球层和日冕等 [[ 太阳大气 ]] ，故观测日全食是 [[ 天文学家 ]] 研究太阳大气的大好时机。 [[ 爱因斯坦 ]] 关于太阳引力能使远方背景恒星光线偏转的预言就是通过对日全食的观测得以进行验证，但是由于理论推算的 [[ 恒星 ]] 角度偏差和由于实际观测带来的角度偏差在同一数量级，所以爱因斯坦的理论究竟是否被观测验证以及理论本身的真实性还在争论之中；在日全食发生时，也是发现水内行星的机会，但到现在皆未能发现水内行星的存在。

日食的计算涉及到太阳和 [[ 月亮 ]] 运动的准确性，因此古代许多天文学家用它来验证自己的历法。1969年还有人利用公元2年以前的25次日食记录来计算地球自转速率的长期变化。另在日月食中也发现了 [[ 沙罗周期 ]] 。

2015年3月20日， [[ 欧洲 ]] 迎来全球2015年唯一一次日全食，此次日食 [[ 北京 ]] 时间15时41分在 [[ 大西洋 ]] 东部开始，影响北大西洋及 [[ 北冰洋 ]] 多处，距离 [[ 北 极1300 极]]1300 公里的 [[ 斯瓦尔巴群岛 ]] 以及 [[ 丹麦 ]] 的 [[ 法罗群岛 ]] 是两个可以观看到完整日全食的最佳观测点。而在欧洲大多数国家，观测者只能看到一部分太阳被月亮的阴影遮挡，即是 [[ 日偏食 ]] 的景观。

由于此次大规模日全食景观多年难遇，斯瓦尔巴群岛上慕名而来的游客已有1500—2000人。首府 [[ 朗伊尔城 ]] 人口只有2100人，但该城大部分旅店在几年前就已经被预订一空，仅有的几间空房房价如今高达5000挪威克朗一晚(约为600美元)。而在法罗群岛，当地人口不过5万，已经迎来8000多名日全食游客。

 拍摄好 [[ 贝利珠及日珥 ]] 现象的关键是掌握好时机，因为它一闪即逝，顶多能延续几秒钟，因此人们必须在食既前和生光前一两分钟开始密切监视取景器上的毛玻璃，一看到贝利珠及日珥就果断曝光，决不能有片刻犹豫，注意别忘了去掉滤光片。

1． [[ 土星 ]] 在太阳的正东面，非常接近地面，在城市不是那么容易观测到

2． 大部分人从未见过的 [[ 水星 ]] 就在太阳的东面旁边，非常明显

3． [[ 金星 ]] 和 [[ 火星 ]] 在太阳的西边，在地面看来，已经在西边天空

4． 全天最亮的 [[ 恒星 ]][[ 天狼星 ]] ，在南方天空

5． 非常著名的亮星云集的冬季星座猎户座，在正南方天空高高悬挂，用望远镜观测， [[ 猎户座大星云 ]] （猎户大星系）就在其中

7． 比较明亮的容易观测的恒星还有： [[ 猎户座 ]] 的参宿四和参宿七、大犬座的天狼星、双子座的北河二和北河三、小犬座的南河三、御夫座的五车二、狮子座的轩辕十四。