4.1光沿直线传播
1.日食
在图4 - 1里, 月球刚好运动到地球与太阳之间,这三者处于同一条直线上。由于光沿直线传播第一考试网, 所以处于月球本影区内的人, 无法看到太阳的光球层, 所观察到的天象是日全食；处于月球半影区内的人, 仅仅能看到太阳光球层的一部分, 所观察到的天象是日偏食。因为此时月球被照亮的半个球面恰好背对着地球, 此月相为新月, 所以日食出现的时间必定是农历初一。
假设图里的月球是相对于日地连线自下而上进行运动, 由于月球是自西向东围绕地球公转, 所以图里面太阳的下部是其西部, 上部是其东部。在那些能够观察到日全食的人眼里, 缺口首先出现在太阳的西边（“初亏”）；随着时间不断推移, 缺口变得越来越大, 最终整个太阳的光球层都被吞噬（“食既”）；没过多久, 太阳的西边缘被“吐”出来(“生光”）；渐渐地, 整个光球层都被“吐”出来（“复圆”）。日全食, 它总是从太阳的西边起始, 最终在太阳的东边完成复圆, 基于此情况, 我们才会说日全食是“始于西复圆于东”。
日环食
假使图4-1里月球朝着地球方向挪动, 那么地球表面上能看到日全食的区域就会变大；相反的话, 这个区域就会变小。当月球朝着太阳方向移动到某一个特别的位置时, 月球的本影与地球表面相切；要是继续移动, 那么在地球上就不存在地方能够观察到日全食了。就在这个时候, 处于地球球面与月球的伪本影区（月球的本影锥相交点持续延伸所获得的扩展锥体）相交区域上的人所看到的是日环食。伴随着月球逐步朝着太阳靠近, 地球球面同月球的伪本影区相交的区域愈发大, 地球上能够观察到日环食的区域越发大, 所观察到的“日环”也会变得更宽, 太阳被“遮”部分的面积会不断变小。移至某一位置, 整个地球都进入了月球的伪本影区, 此时要是全球天气晴朗, 那么差不多半个地球上的人就都能看到日环食。持续移动, 光环持续变宽, 被月球遮挡的地方持续变小, 光亮的太阳表面看上去就仿佛长了个小小的圆形黑痣。
事实里,太阳、月亮以及地球三者之间的距离变动幅度不大初中物理日食, 上述那种情形是不会出现的, 然而太阳呈现长圆形黑痣模样的天文奇观确实是真切存在的。不但存在着, 而且这片奇观在天文学发展的历史当中占有非常重要的地位。人类恰恰是借助了这一天文奇观, 才首次测量得出太阳跟地球之间的距离。
金星凌日
那位最先提出借助“黑痣”去测量日地间距这一伟大设想的科学家, 是英国声名卓著的天文学家哈雷, 他最为有名的成就在于, 第一个成功算出“哈雷彗星”的轨道、周期, 并且预言了其回归时间。尽管哈雷未曾等到“哈雷慧星”的回归, 也没能等到“黑痣”的再度出现, 然而他的伟大设想以及预言, 都被后来的天文学家们予以实现和证实了。科学上的那些伟大进展,都是靠着一代代科学家持续努力才收获的成果。图4-2所指的便是哈雷满怀期待的“黑痣”初中物理日食, 也就是天文奇观“金星凌日”。
日全食
这张被称作图4 - 3的, 是关于日全食的呈现照片, 照片里那呈现出发光状态的部分, 是太阳的色球层以及日冕层, 而被月球整个完全遮挡住的部分, 是太阳的光球层。于地球上进行观测, 色球层和日冕层的最佳时间, 正是日全食发生的这个时候。在其他的日子当中, 如果不借助特殊的装置, 那根本就无法看见暗淡的色球层以及日冕层。