日月食并不罕见，但却是古人非常惧怕的现象，所以在殷商甲骨文中就有了多次日、月食的记录。日食、月食(统称为交食)均被视为预示不吉的异常天象，尤其是日食，被视为最严重的异常天象，因为太阳是君主的象征。正是由于这类现象的重要象征意义，对日食、月食的预测就成了古代天文学家们的一项重要任务。

与其他的天文现象相比，日月食研究的主要困难在于出现的日期不规则。月亮轨道平面(白道)与太阳视运动轨道平面(即黄道面)之间有一个交角，所以当月亮正好处于日地之间时，不一定发生日食，当地球正好在太阳、月亮之间时，也不一定发生月食，否则每个月都会发生一次日食、一次月食了。解释月食还有一个困难，就是古人对月亮的发光机制不清楚。说到底，日月食理论要以正确的对日、月、地球位置关系和发光关系的认识为基础。春秋战国时期的石申已认识到日食和月亮的活动有关，当太阳与月亮相交在朔望月的月初或月尾时，即月亮看上去全黑时，可能发生日食。但石申似乎认为月亮发出的阴气抵消了太阳的阳气，所以才有日食。这类含混的认识一直延续到汉代，东汉的王充仍认为日月食是两大发光体自身阴阳之气周期性地变弱造成的。王充的说法与石申的阴阳抵消说稍有不同，但他也反对当时已经出现的“日月相掩”的解释。在王充之前，刘向就指出“日蚀者，月往蔽之”。后来，张衡作出了更详细的月食解释。

月亮的发光原因是反射日光，对此《周髀》上已有记载。张衡在《灵宪》中说： 太阳像火，月亮像水;火能发光，水则能反衬光。月中的黑暗部分是由于日光被阻蔽，发光正是来自阳光的照射，对着太阳一面很亮，背着太阳的一面极黑。然而太阳发出的光不一定总能到达月面，这是由于太阳光被地遮掩了，于是就有“闇虚”。当月亮经过“闇虚”时就发生了月食。

《灵宪》的论述不仅说明了月亮发光的道理，也说出了月食的成因，张衡用地球造成的阴影来解释月食是十分合理的。张衡还知道“月行有九道”，月亮绕地运行轨道与黄道有交角，所以他应该知道即使月圆时，地球正好处于太阳与月球之间，也不一定发生月食; 只有这时月亮接近黄白道交点(月亮几乎在黄道面上)，日、地、月才能成一直线，月食才会发生。李约瑟等甚至认为张衡也掌握了日食原理。这种见解虽不一定可靠，但从《灵宪》对月食的详细而正确的叙述看，张衡对解释日食应该没有什么困难。日食应发生在月亮完全不可见时，此时月亮在日地之间，如果月亮又正好在黄白交点附近，日、月、地三天体便在同一条直线上，人们本来看不到的月亮就会遮掩阳光，日食便发生了。

在张衡之后，关于日月食原理的正确论述并不少见，但日月食的具体预报方法仍有待发展。公元3世纪时，刘洪已能推算黄白交点，并估算出黄白道交角为6度，即5°54′(比实际值5°8′稍大)。魏时杨伟在《景初历》中提出计算“亏起”(日食的初亏)的方位角、复元的方向(“去交限”)，以及“食分”(偏食程度)的方法。北齐张子信认为，即使朔月出现在黄白交点附近，由于观察者所在地表位置不同而产生视差，日食也不一定会被观察到。唐代一行对历史上43次日食和99次月食作了分析，提出黄白交点约18年在黄道上移动一周，他的《大衍历》还给出了一套计算视差的经验公式。

商代“日食”甲骨

经过一系列发展，宋元两代的日月交食预报水平已很高，甚至出现了民间预测比官方更准确的有趣现象。但明代以后对异常天象的预测水平下降了，而异常天象(尤其是日食)预测的准确性是判定历法、天文理论优劣的重要标志。西方天文学能在中国立足，进而取得优势，很大程度上靠的正是日月食预测的准确。

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