日食是太阳光面在月球的遮挡下由亮变黑的现象。近代天文学研究认为，日食发生的原理是：月球在太阳光的照射下，其背着阳光的一方会拖出一个圆锥形的影子；而月球在围绕地球运行的过程，有时会走到地球和太阳之间，这时，如果月球的影子正好落在地面上，处在月影内的观测者就可以看到太阳被月球遮挡的日食现象。如图2-1 所示，月球的影子可分为半影、本影和伪本影三部分。如果月球运行到日地之间，但不是正好从日地连线上穿过时，则月球就可能只有它的半影掠过地球表面；处在半影范围中的观测者可看到太阳圆面只有一部分变黑，而另一部分仍保持明亮的日偏食现象。另外，由于月球绕地运动的轨道不是正圆，而是椭圆，月地之间的距离时近时远，从而使得月球的影子有时可能是本影掠过地面，有时可能是伪本影掠过地面。当月亮的本影掠过地面时，则本影范围内的观测者就可看到太阳圆面完全变黑的日全食现象；当月亮的伪本影掠过地面时，则伪本影范围内的观测者就可看到太阳圆面几乎完全变黑，只是在圆面的边缘留有一圈狭窄的光环，这就是日环食现象。
图2-1 月影的结构和日食的类型
近代天文学用“食分”来表示日食发生时太阳圆面的亏缺程度。日食食分的计算方法是：
这样，日偏食和日环食的食分都小于1，日全食的食分则等于或者大于1。
1.古代的救日仪式
据近代天文学研究，地球上的任一固定地点，平均每三年左右可见到一次日偏食。不过，由于太阳光十分强烈，在太阳圆面被月球部分遮挡而发生小食分的偏食的时候，天空和地面的亮度都不会有明显变化。在这种情况下，处于日食发生地区的人们如果事先得不到日食预报，一般是很难察觉到日偏食的发生的。当然，如果发生的是大食分的日偏食，天空和地面的亮度就会因日光强度的明显减弱而变暗；尤其是日全食发生时，太阳因其圆面被月球全部遮住而完全失去光辉，天空和大地就会变得一片昏暗，以至于一些较明亮的星辰也会在天空中显现出来。因此，对于地球上任一地点来说，虽然大食分的日偏食或者日全食平均三百年左右才能见到一次，但它们的每次发生都能比较容易地被人们所察觉。
可以想象，在古代对日食现象没有科学认识的情况下，人们突然发现太阳圆面发生缺损、甚至完全变黑的时候，必然会因为不理解而感到奇怪并发出惊叫，还会产生“这好像是某种天上的神兽在吞食太阳”的猜测。由于大食分日偏食和日全食持续的时间都不太长（如日全食的持续时间最长不超过7 分半钟），这样，古人在惊惶失措的叫喊中发现太阳又逐渐恢复光明的时候，便会很自然地认为，大概这是因为吞食太阳的天兽害怕人们的喊叫，而把所吞食的太阳吐了出来。他们因而把大声呼叫以至敲击各种发出响亮声音的器物，当作把太阳从天兽口中拯救出来的有效办法。直到近代，我国汉族民间还广泛流传着“日食是天狗吃太阳”的说法，并且在日食发生时，人们纷纷采用打锣、敲盆、放土铳的办法来惊吓天狗，迫使天狗把太阳吐出来。类似的认识与救日活动在外国也有。例如，瑞典、挪威、丹麦等北欧诸国的民间，就认为日食是饿狗吞吃太阳，每当日食发生时，人们都会把各种饮具敲起来，以吓唬饿狗吐出太阳。
2.楚祖羲和与仲康日食
我国古代在日食发生时使用惊吓手段把太阳从天兽口中解救出来的历史，至迟可以追溯到夏朝初年的仲康时期。
本书“恒星观测”章曾经介绍，楚人先民在帝尧时代曾担任名为羲和的天文官。夏王朝建立以后，楚人先民继续担任这一职务。正如《国语·楚语下》所云：“尧复育重黎之后不忘旧者，使复典之，以至于夏、商。”不过，这个时候任职羲和的楚人先民可能有些居功自傲，工作不像从前那样兢兢业业、认真负责了。所以，在当时发生了一次日全食，人们纷纷开展救日活动的时候，负责太阳观测工作的羲和却在饮酒作乐，没有及时向夏王仲康报告。因为这次玩忽职守，仲康派胤侯处死了羲和。《尚书·胤征》对这件事作了详细记载：
惟仲康肇位四海，胤侯命掌六师。羲和废厥职，酒荒于厥邑。胤侯承王命徂征，告于众曰：“……惟时羲和，颠覆厥德，沉乱于酒，畔官离次，俶扰天纪，遐弃厥司。乃季秋月朔，辰弗集于房。瞽奏鼓、啬夫驰、庶人走。羲和尸厥官，罔闻知，昏迷于天象，以干先王之诛。政典曰：先时者杀无赦，不及时者杀无赦……”
在这段记事中，虽然没有“日食”一词出现，但根据《左传·昭公七年》的“日月之会是谓辰”的说法，人们普遍认为，文中“辰弗集于房”这句话所描述的就是日食现象。例如，《左传·昭公十七年》引用了这句话，晋代杜预注曰：“集，安也。房，舍也。日月不安其舍，则食。”
至于文中的“瞽奏鼓、啬夫驰、庶人走”，所描述的显然就是人们在日食发生时的救日活动，其情景与近代民间的救日活动十分相似。这表明，夏民以及楚人先民在夏朝初期就已有“日食是某种天兽在吞食太阳”的认识。关于《胤征》的上述几句话，《尚书》孔传云：“瞽，乐官。乐官进鼓则伐之。啬夫，主币之官；驰，取币礼天神。众人走，供救日食之百役也。”那么，啬夫救日为什么取币帛为礼进行祭献呢？其目的可能是想讨好天兽，让它把太阳吐出来。这种方法与瞽人以击鼓来恐吓天兽的方法同时采用，可谓软硬兼施，相辅相成。古人用以救日的祭品除了币帛之外，还有牺牲。如，《春秋·文公十五年》：“六月辛丑朔，日有食之。鼓，用牲于社。”
《胤征》一文虽然出自《古文尚书》，而《古文尚书》经学术界考证认为其为伪书；但《左传·昭公十七年》引用了“辰弗集于房，瞽奏鼓，啬夫驰，庶人走”这段话，并说它们出自《夏书》，可知《胤征》确为一篇成文年代很早的古代文献，其所记内容应该有一定的历史根据。
另外，近代还有人认为，《胤征》的这段记事不是日食，而是地震。例如，陈梦家指出：
《夏书》的辰是辰星，或谓之钩星，见《广雅·释天》；房是二十八宿的房宿。“辰弗集于房”是辰星出房宿。《天官书》说辰星“出房、心间，地动”。《晏子春秋》外上第七：“昔吾见钩星在四、心之间，地其动乎。”四即天驷，《尔雅·释天》曰：“天驷，房也。”“辰弗集于房”是地震的预兆，故奏鼓以告，啬夫驰，庶人奔走。若日食，又何必驰走以避？[2]
不过，陈梦家所说的理由似难以服人。因为第一，辰星总是在太阳附近出现，每年随太阳沿着二十八宿穿行一周天，即每年秋天都会在“房心间”出现一次；而地震却无论在何地都不具有每年秋天发生一次的规律。因此，《天官书》所说的辰星“出房心间，地动”，不过是占星术的一种很难应验的谶语，并不具有必然性。第二，辰星在房心间出现，不是一种易于观测到的天象。如果“辰弗集于房”确为地动的预兆，也应该是由负责天象观测的羲和首先观测到该天象、并发出警报以后，才可能出现“瞽奏鼓，啬夫驰，庶人走”的情况。而据《胤征》记载，当时羲和正在饮酒作乐，并没有发出地震预报。这时，负责演奏音乐，且对天象观测并不精通的瞽怎么可能擅自奏鼓发出地震预报呢？第三，如果“辰弗集于房”是指地震正在发生的实际情况，则瞽自己都需紧急避险，哪还顾得上奏鼓去向人们发警报呢？因此，“辰弗集于房，瞽奏鼓，啬夫驰，庶人走”，所描述的只可能是日全食这种特殊而罕见天象的发生以及人们所开展的救日活动，不大可能与地震的发生有关。
关于《胤征》日食发生的具体时间，古今中外不少学者进行过研究和推算。梁朝太史令虞
以“仲康肇位四海”为据，认为日食发生在仲康元年[3] 。近人董作宾赞同这个看法，并且推算认为，仲康元年相当于公元前2137 年，该年夏正九月朔（公历10 月22 日）发生的一次日全食，即是《胤征》所记的日食，当时太阳位于房宿四度二十二分[4] 。
不过，唐代天文学家一行（683—727 年）否认虞
的看法。他用自己所编的《大衍历》进行推算，得到“仲康五年癸巳岁九月庚戌朔，日蚀在房二度”[5] 的结果。这个结果，与《今本竹书纪年》的记载完全相同。《今本竹书纪年》的记载是：“帝仲康五年秋九月庚戌朔，日有食之。”1865 年出版的《书经》英译本介绍了一行的推算结果，指出其结果的公历日期为公元前2128 年10 月13 日[6] 。1880 年，编制《日月食典》的奥地利科学家奥泊尔子（V.Oppolzes）推算认为，一行推算出的这次日食在中国并不能见到。奥泊尔子自己也推算了两个日期，一个是公元前2137 年10 月22 日，一个是公元前2072 年10 月23 日[7] 。
明末学者李天经虽然也认为《胤征》日食发生在仲康五年，但他根据北宋邵雍《皇极经世》关于仲康元年为壬戌岁的说法，认为仲康五年应为丙寅年[8]。法国来华传教士宋君荣（Antoine Gaubil）在清朝初年把《书经》日食介绍给欧洲的时候，曾经根据李天经的看法，认为这次日食发生在公元前2155 年10 月12 日。
由于年代久远，夏代世系的年份没有准确的史料可供稽考，《胤征》日食发生的确切时间看来已难以搞清。不过，按照《胤征》的记述，以下几点应该是可以确定的：1.这是一次日全食；2.它发生在夏朝仲康初期某年的九月朔日；3.在夏都斟寻（今河南省登封市）能够观测到；4.当时太阳正处在房宿的范围内；5.这是目前所知世界上最早的日食记事，比外国最早的日食记事——公元前11 世纪在古巴比伦发生的一次日全食约早一千年；6.至迟在夏朝初年，观测日食已成为楚人先民天文工作的内容之一。
3.楚祖巫咸与殷代日食
虽然羲和因为工作失职而被夏王仲康处死，但具有丰富观天经验的楚人先民仍然为夏王朝以及后来的商王朝所器重。正如《史记·天官书》所说：“昔之传天数者，高辛之前，重黎；于唐虞，羲和；有夏，昆吾；殷商，巫咸。”其中，昆吾为楚祖祝融氏族部落的八姓之一。《国语·郑语》云：“祝融……其后八姓，于周未有侯伯，佐制物于前代者，昆吾为夏伯矣，大彭、豕韦为商伯矣。”据《今本竹书纪年》，仲康在命胤侯处死羲和的第二年（仲康六年），即“锡昆吾命作伯”。至于巫咸，他就是屈原诗篇中多次以崇敬和怀念之情所提到的彭咸，为祝融八姓之一——彭姓的首领。例如，《离骚》云“虽不周于今之人兮，愿依彭咸之遗则”，“既莫足与为美政兮，吾将从彭咸之所居”；《九章·思美人》云“独茕茕而南行兮，思彭咸之故也”；《九章·悲回风》云“夫何彭咸之造思兮，暨志介而不忘”，“孰能思而不隐兮，昭彭咸之所闻”，“凌大波而流风兮，托彭咸之所居”，等等。
《国语·郑语》云：“大彭、豕韦为商伯矣。……彭姓彭祖、豕韦、诸稽，则商灭之矣。”《史记·楚世家》云：“彭祖氏，殷之时尝为侯伯，殷之末世灭彭祖氏。”由于巫咸是知晓天意的巫师，又发明了大鼓[9] ，因而以他为首领，形成了以鼓声“彭”为族姓的部族[10] 。
有关羲和死后，昆吾在夏代所做的天文工作，因史料缺载，已难以知晓。而殷墟卜辞中大量与天象有关的记录，则很可能与楚祖巫咸的工作有关系。例如，仅日食方面的卜辞记录就有不少：
壬子卜，贞：日食于甲寅？（《佚存》384）
癸酉贞：日夕有食，唯若？(www.xing528.com)
癸酉贞：日夕有食，非若？（《征文》天1）
4.甘德对日食发生规律的认识
在反复多次的日食观测中，古人加深了对日食现象的认识，逐渐掌握了一些日食发生的规律。如，《诗·小雅·十月之交》记述了西周末、东周初的一次日食，“十月之交，朔日辛卯，日有食之”，即表明当时人们已经认识到日食有在朔日发生的规律。而《春秋》一书则记载了公元前720 年（鲁隐公三年）至公元前481 年（鲁哀公十四年）共二百多年间发生的37 次日食，其绝大部分都明确指出发生的日期在朔日。
根据前人以及自己观测的大量记录，战国时的楚国星占家甘德和魏国星占家石申夫，各自编制了以不同日食现象为征兆的日占术占文。从唐代《开元占经》所辑录的甘氏和石氏关于日食的占文中可以得知，他们总结出的日食发生规律有以下几条：
（1）日食在一年中的任何季节或月份都可能发生。如，甘德的占文表现为按季节叙述：
甘氏曰：春蚀大凶；又曰，国有女丧。夏蚀无年；又曰，诸侯王多死者。秋蚀有兵，战胜；又曰，主死。冬蚀有丧；一曰，相死。[11]
甘氏曰：春丙丁、夏庚辛、秋壬癸、冬甲乙，日蚀者，皆相死；诸蚀三日，有雨解之。[12]
石申夫的占文则表现为按月份叙述：
石氏曰：正月日蚀，不见光，人多疾；二月日蚀，不见光，人多丧；三月日蚀，不见光，水大出；四月日蚀，不见光，天下大旱；五月日蚀，不见光，大旱民饥；六月日蚀，不见光，六畜贵；七月日蚀，不见光，其岁恶，又曰，秦国恶之；八月日蚀，不见光，兵大起；九月日蚀，不见光，布帛贵，又曰，卫国大恶；十月日蚀，不见光，六畜贵，又曰，魏国鱼盐贵；十一月日蚀，不见光，鱼盐贵，又曰，赵国大恶；十二月日蚀，不见光，谷粟贵，又曰，燕国牛死。[13]
（2）太阳在二十八宿各宿的范围内都可能出现亏蚀。如，甘氏曰：“日在角亢而蚀，戒之在于耕田之臣”；“日入斗度而蚀，其国反叛兵起”；“日在娄而蚀，戒之在聚敛之臣”；“日蚀舆鬼，其国君不安，近期一年，远期三年”；等等。
（3）日食现象在日出以后、日落以前的各个时辰都可能发生。如，甘氏曰：“日出至早食时蚀，为齐；食时至禺中蚀，为楚；禺中至日中蚀，为周；日中至日昳蚀，为秦；日昳至日晡蚀，为魏；晡时至日夕蚀，为燕；日夕至日入蚀，为代。皆为不出三年，当之者国有丧。”
（4）日食现象有偏食（“蚀过半”“蚀不尽”等）和全食（蚀尽）之分。如，甘氏曰：“日蚀过半，必有亡国，期一年；日蚀不尽，有失地。”石氏曰：“日蚀尽，其国大人亡；不尽，相去。”
（5）日食有不同的亏起方位。如，甘氏曰：“日蚀从上起，失于道，君当之；日蚀从中央起，内乱，兵大起，更立太子；日蚀从旁起，失于令，相当之；日蚀从下者，王室女淫……失于事，将当之。”
上述关于日食发生规律的认识尽管还比较粗略，但基本上符合实际。只是关于日蚀亏起方位的描述中，所谓“从上起”“从下起”，甚至“从中央起”等说法，似乎不大符合实际。因为，日食现象是月球自西向东遮掩太阳的结果，所以，无论是日偏食，还是日全食或日环食，亏食现象都是从太阳圆面的西边缘开始，逐渐向东扩展。正如东汉尚书令黄香（？—122 年）所指出的那样：“日食皆从西，月食皆从东，无上下、中央者。”[14] 不过，或许上述占文中的说法是对太阳在东方地平线上“带食出”这种特例的描述，亦未可知。关于甘德所说的“日蚀从中央起”，李约瑟认为：“他可能把太阳黑子当作初亏了。”[15] 不过，黑子只是太阳表面上不规则的黑斑，其形状和大小都与日食有明显区别，甘德是否会将两者予以混淆，令人怀疑。
5.帛书《天文气象杂占》对日食成因的认识
战国时期，有不少人认为，月球黑影遮挡太阳圆面的日食现象，是由“黑日”和“白日”相斗所引起。例如，战国末年成书的《吕氏春秋·明理》就有“日有斗蚀”的说法。高诱注曰：“斗蚀，两日共斗而相食。”另外，《开元占经》卷六所辑录的石申夫占文，也表述了这种认识：
石氏曰：白日与黑日斗，其国相攻，天下有兵；不出三年，大饥。
这种认识，实际上是把遮挡太阳的月球说成“黑日”了。其对日食成因的解释虽然不正确，但思想方法基本上是唯物的。而西汉文献《淮南子·天文训》的说法是“麒麟斗而日月食”，其神话色彩就较浓重了。
《开元占经》没有辑录甘德关于日食发生原因的占文。不过，1973年在湖南长沙马王堆三号汉墓出土的帛书《天文气象杂占》中[16] ，倒是有一条战国楚人对日食成因认识的材料。其占文云：
日斗，其邦内乱，战不胜，亡地，其君不死。玄（黑）白斗，邦多死者。
因帛书占文不避汉高祖刘邦的名讳，且在记述战国十四个诸侯国的云气时把“楚云”排在首位[17] ，可证明《天文气象杂占》为战国时的楚人所著。因此，上述占文表明，楚人在战国时期亦认为，日食是由黑日和白日相斗而引起。
《天文气象杂占》关于日食的占文还有以下几条：
赤日、黑日皆出，大盗得。
黑日出，兴兵，大水，不战。
日景（影）矫燎如句（鉤），是胃（谓）暴币（师），其邦乱。
其中，前两条应是占卜的“带食出”现象。所谓“赤日黑日皆出”，应是太阳带着偏食东升：所谓“黑日出”，应是太阳带着全食东升。第三条说日影像弯曲而燃烧的钩子，则应是指大食分的日偏食现象。
从现有史料看，我国古代对日食成因的正确认识，最早见于西汉刘向的《五经通义》。其文云：“日蚀者，月往蔽之。”东汉初，王充（27—约97 年）在《论衡·说日篇》中记述过一种更明确的说法：“或说日食者，月掩之也。日在上，月在下，障于月之形也。”据说，古希腊人用月掩日来解释日食成因，是在公元前5 世纪[18] ，可能比我国要早一些。
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