诗云：
天子十四载，新元纪嘉熙。
仲冬戊寅朔，午漏方中时。
朔风震丘壑，猛籁号枯枝。
黯如商雪天，四野昏垂垂。
西方中世纪日食图
诗中所称的日食是发生于1237年12月19日在中国南方可见的一越日环食，日食带经由福州、南昌和长沙，涌如今中午时分[注]。首句中“天子”指的是南宋第5代天子宋理宗赵昀，他于公元1224年登基，从这年起算到1237年，连头带尾14年。这句有王位纪年法的遗韵。这14年间他用了3个年号，到1237年他启用第4个年号“嘉熙”，这一年为嘉熙元年。第二句说的便是启用新年号这件事。
姚勉在这首长诗中连续阐述了对日食产生缘故原由和社会效应的理解，兹摘引干系的段落于下：
吾闻阴阳家，日月以历推。
日迟月行速，赢缩数不齐。
遇朔必会合，差忒无毫厘。
气盛或相掩，二曜斯一亏。
望日日掩月，阳感阴故衰。
朔日月掩日，阴盛阳乃微。
……
嗟嗟今之岁，天屡彰其威。
星文沓示变，雷震洊失落宜。
越在夏五月，郁攸煽京畿。
六月既望后，月蚀主旱饥。
今兹复日食，灾异何繁滋。
天意不虚示，坐井聊管窥。
所摘引诗句中首句所称的“阴阳家”实际上指的是能推算历书的天文学家。中国古代，经济上以农立国，政治上皇权神授。天文学为皇家所垄断，又称历象之学；天文学的内容紧张是做事于辅导农业生产的订定历法和目的为皇家星占的不雅观测天象两个方面。秦汉往后，大一统的封建王朝都设置了钦天监这样的天文机构，其首脑称太史令或监正，有一批职员从事历法编算、天象不雅观测、测时和报时等天文事情。这批职员包括了历算家、不雅观象师和占星家等，中国古代的天文学家每每是一身三任的。
明代的钦天监——北京古不雅观象台
古人认为天人之间存在“天人感应”，这种感应并不纯挚地由天浸染于人，而且人的行为特殊是帝王的行为也会浸染于天。天会赏善罚恶，若帝王违背了天的意志，天就要用奇异天象来提出警告，即所谓“天垂象，见休咎”。帝王如再断念塌地，天就要降更大的灾害，乃至“定命”发生转移，涌现新的“真龙天子”来取代原来的帝王。因此中国古代皇权主宰的天文学除了编历授时关乎国计民生之外，宫廷星占学以占卜国家茂盛、皇朝兴衰为宗旨；许多天文活动是为作为“天子”的帝王去领会“天意”、“代天立言”。皇家完备垄断了天文事情，乃至为了防止“泄露天机”，有的朝代还敕令禁止民间“私习天文”。
西汉往后所颁布的历书中，除常规的民用历谱外，还涉及日、月在星空中的的视位置和视运动，日食和月食的预报，五颗行星的视运动和视位置，昏旦中星即逐日薄暮时和黎明时过中天的恒星，以及时刻的测定等；其重点这天、月和五颗行星的运动和位置的推算。中国古历相称于古代版的天文年历。
中国古代的历算家们已经节制了交食发生的条件和规律。他们会推算太阳和玉轮在天球上的视运动，认识到日食是由于日、月在天球上走到同一位置处才会发生，进而还能推算出何时发生日月食。如果他们认识到太阳和玉轮是在空间不同间隔上运行的星球，便会推断日食发生的缘故原由是玉轮走到太阳前面挡住了它。但中国古代的历算家们没有这样的不雅观念，他们相信太阳代表阳，玉轮代表阴，日食的发生是阴侵阳而月食是阳侵阴这种阐明。这正如清代学者阮元在他所著的《畴人传》中所指出的，中国古代的历算家们，每每认为“天道渊微，非人力所能窥测，故但言其所当然，而不复强求其以是然”。所摘引诗句第一段反响了我国古代对日月食产生缘故原由的理解，而且还表示了阴阳转化中“盈满则亏”、“物极必反”的思想。请把稳诗中的“掩”字并非遮蔽而是相克、陵犯的意思。
墨客在诗中喟叹在这一年里上天反复彰显神威，非常天象多次涌现。先是电击雷轰非同平凡地频繁，到了五月，酷暑似火焰般炙烤京城地区。在六月的望日发生了一次主导旱灾饥荒的月食，可是如今又发生日食了。灾异为什么几次再三涌现啊？天意的显示不会无缘无端的。但是，墨客只能无奈地坐视，静不雅观待变吧。
日食被认为是一种重大的非常天象，是与君主的命运、政治的休咎直接干系的，是上天对付君主的严重警示。《史记》记载：汉文帝前元三年（BC 177）十一月丁卯晦，日有食之。文帝诏曰：
“人主不德，布政不均，则天示之以甾，以诫不治。乃十一月晦，日有食之，谪见于天，甾孰大焉。……朕下不能理育群生，上以累三光之明，其不德大矣。令至，其悉思朕之过失落，及知见思之所不及，丐以告朕。及举贤良文方正能直言极谏者。以匡朕之不逮。因各饬其任职，各省繇费以便民。……今纵不能罢边戍，而又饬兵厚卫，其罢卫将军军。太仆见马遗财足，余皆以给传置。”
这是中国古代首见的君王因日食而下的罪己诏，它反响了以下几项不雅观念：一、人主不德，布政不均，上天就会示之以非常天象，以作鉴戒，日食是对人主大不德，布政大不均的严重警告；二、承担治乱的任务、思过改造是人主应答天遣的紧张举动；三、听取匡正的见地，减轻公民的包袱，节省军费的开支和掌握皇室的日常消费，是消弭天谴的必要举措。
这些不雅观念是天谴论的详细反响并把它详细化为一种可操作的行为。天谴论实际上是一种神化皇权的理论，它把以往视为不祥之兆的灾异，阐明为上天对帝王的特殊关照。帝王自视是受命于天，且宽伟大度，也乐于接管这一理论。天谴论对后世产生了巨大的影响，由之而起的日食诏、彗星诏等史不绝书，帝王因之罪己，大则宣告修德、修刑、大赦天下，小则减膳、撤乐；臣子上书直言，提出各种建议，也每每因之而起。以是每越日食时，天子就要率领文武百官祀拜祭天，以求神灵保护太阳，保佑自己，有的乃至要下“罪已诏”，穿素衣、吃素食、避正殿，以示后悔……
如果有哪一次天文官预报的日食没有准期发生，天子就会兴趣勃勃，由于这表示天子的仁德冲动了上界，臣僚们也会专门为此上表庆贺。日食等非常天象的发生与天谴论的普遍被接管，在中国古代历史上曾起了分外的正面浸染，这是一种非常的社会效应。
日食时古代官员设上喷鼻香案举行“拯救太阳”的仪式
如上所述，为了破译天意，每个王朝必须有专门的天文机构和不少专职职员持续不断地进行天象不雅观测，也必须有熟谙宫廷星占术的天文学家来充当朝廷命官。总之，宫廷星占的须要有力地推动了中国古代的天象不雅观测。
现在日月食发生的缘故原由已经成为普遍的知识，毋需再多费笔墨阐明。鉴于姚诗涉及的这次日食是环食，这里解释发生全食和环食条件的差异。太阳对付月球和地球来说不是一个点光源，而是一个面光源。一个面光源发出的各路光芒照射在同一个物体上产生的影子有3部分（见下图）：1.紧贴物体的暗黑的影锥称本影，2.本影外围半明半暗的部分称半影，3.本影影锥前端向前延伸产生的暗黑影锥称伪本影。
面光源产生的影子
全食、环食和偏食的成因
既能发生全食又能发生环食的缘故原由是：日地间隔/月地间隔≈太阳直径/月球直径（此比值约为390）， 而且月地间隔的相对变革远大于日地间隔的相对变革。上图中，自己并不发光的月球在背着太阳的方向上生出一个暗黑的本影影锥，该影锥投在地面上，于是被此影锥罩住的人们便见到日全食。
月球环抱地球公转的轨道和地球环抱太阳公转的轨道都是椭圆，而且月球的偏幸率还有变革，因此月球到地球的间隔会有变革。地月均匀间隔是384401千米，最大时达41万千米，最小时为35.88万千米。
当月球离地球较远时，本影影锥的尖端勾留在上空，落不到地面，只有伪本影投射到地面上，在该区域内只见日轮的中心部分被掩食，日轮的边缘部分仍旧可见，这时发生的日食称日环食。此外，在日全食的本影区域之外，或在日环食的伪本影区域之外，都有一个范围更大的半影区域，在半影区域中看到的是太阳只有一部分被月球影锥遮挡掉，这些地区见到的便是日偏食。每世纪均匀发生日全食67.2次，日环食82.2次，日偏食82.5次，其他类型4.8次，共236.7次。
月球自西向东公转和地球自西向东自转的综合效应是月球的影锥在自西向东扫过地面，形成一条狭长的日食带。个中的全食带和环食带的宽度最多为300多千米，但偏食带的区域要宽得多；日食带的长度不超过15000千米。
2001-2020年日全食和日环食的日食带
2024年4月8日的日食带
日全食、日环食同时存在是现今很长一段韶光中的产物。由于潮汐，地球自转在不断变慢，而同时月球在逐渐阔别地球，当今这一段很永劫光中，正好天球上日轮大小和月轮大小不相上下，日地间隔和月地间隔的小变动便足以造成地球上时而涌现全食，时而涌现环食。在多少亿年前，月球离地球更近，每次发生日食时月轮总要比日轮大，那时候只可能发生全食而不可能发生环食。相反，多少亿年后，由于月球好比今要远得多，天球上月轮总是比日轮小，于是发生日食时暗黑的月轮总是不能遮住全体通亮的日轮，那时只可能发生环食或偏食，人们就再也欣赏不到日全食的奇不雅观了。
下面简要地阐述日食在当代的社会效应。
日全食時月球遮住了通亮刺目耀眼的太阳表面，是不雅观测太阳大气的好机会。太阳大气包括光球、色球和日冕。平時我們吸收的阳光和热量，险些全部来自太阳的光球层。光球是太阳大气的最底层，厚度約500千米，均匀温度超過6000°C，产生了99.9%以上的向外辐射。光球的上面是色球层，厚度約2000千米。色球的上面这天冕，日冕的范围非常宽广，可扩展到几個太阳半径。但是，色球和日冕的密度都极其稀薄，产生的辐射很微弱。它們的光度不到光球的百万分之一。平时，在光球的粉饰下，不雅观测不到色球和日冕。日全食的時候，月球把光球的辐射全部挡住了，色球和日冕包括平時不雅观测不到的一些日面活动現象如日珥等显露出來，便能不雅观测到它们。历史上人们还曾经从日食不雅观测创造了化学元素氦，验证了广义相对论。日食不雅观测的科学代价是不言而喻的。
为了等待日全食這天赐良机，天文学家们早早地就开始准备。他们不远千里，乃至万里，前往全食带内不雅观测条件最好的不雅观测点，带上各种不雅观测仪器，就待捉住全食难得的几分钟。确实，在一越日全食的全过程中，月球完备把日面全部遮蔽的時间是很短暂的。在最空想的极限情形下，只不过7分钟，一样平常说来，常日只有4、5分钟或2、3分钟。就为了這短短的几分钟，只要不雅观测成功，得到不雅观测资料，就足以报偿他们为准备所付出的韶光精力和长途跋涉的费力。由于这些资料对付人类理解太阳和日地环境弥足宝贵。
1941年9月21日赴甘肃临洮日食不雅观测队
1997年3月9日南京大学日食不雅观测队在漠河现场作不雅观测准备
（右一为我国著名太阳物理学家方成院士，作者拍摄）
我国有悠久的日食不雅观测传统。从出土的富商期间的甲骨文就可见有日食记载，乃至日食预报。从春秋时期以來有记载的历史中，大约有上千越日食记录。這些日食记录，有些在当代具有相称主要的，乃至无可替代的科学代价。例如，在我国国务院主持的“夏商周断代工程”中，通过古代《竹书纪年》记载的“懿王元年天再旦于郑”的日食记录，结合周代青铜器利簋等其他考古创造，终于确定了“武王伐紂”的年代。
中国古代日食记录
利簋及其铭文记载了周武王伐纣的史实
太阳既是我们最熟习，又是最息息相关的天体；日食現象更是极其显著和壮不雅观。日食的发生正是向广大"大众年夜众遍及天文科学知识的良好机遇。日食作为一种难得一见的天象能深深地吸引天文爱好者和一样平常民众，引发他们的科学好奇心。这时，科普事情者或西席去组织和勾引群众，尤其是青少年学生进行不雅观测，同时通过口头或书面的办法宣扬与日食有关的科学知识。确实，每当日食发生的时候，每每会有成千上万民众参与活动，成为一次規模伟大，范围广泛的科学遍及活动。
由于月球环抱地球的公转轨道面（白道面）与地球环抱太阳的公转轨道面（黄道面）并不重合，而是有一个5°9′的交角，而太阳和玉轮的视圆面直径不过约0º.5，因此并不是每次朔日都会发生日食（或每次望日都会发生月食）；只有当太阳、月球和地球在空间处于一条直线上，才可能发生日食（或月食）；这时在地球上不雅观测到太阳和玉轮在天球上都运行到黄道面与白道面的交点（黄白交点）上，如下图所示。
发生日食或月食的条件
太阳系各天体对月球的引力浸染（摄动）导致黄白交点在黄道上移动，方向为顺时针向，即向西退行，退行周期为6798.4日（18.613年）。在天球上，太阳的的周年视运动和月球的周月视运动的方向都是自西向东，与黄白交点的退行方向相反。太阳连续两次过黄白交点的韶光间隔称为1食年，长度为346.6200日。玉轮连续两次经由黄白交点的韶光间隔称为交点月；长度为27.2122日。
交食的周期（日数）便是朔望月、交点月和食年的公倍数。自古以来天文学家就已经节制了这一事理，打算出了多少交食周期。现举例如下：
根据求公倍数的事理，实在还能找到一些交食周期。读者诸君中若有些有心人不妨一试，大概真能找出一个或几个新的周期来，没准还能冠上“某某某周期”之名，从而借以名垂千秋。
有的读者是否会产生一个问题：打算交食周期怎么还能在0.5个食年上合营？这是由于白道与黄道有两个交点：升交点和降交点。在这两个交点的任一个上都可能发生日食或月食。
据打算，在环球范围内一年里的日食次数最少2次，最多5次；月食次数最少0次，最多3次；总交食次数最少2次，最多7次。墨客提及在当年六月和十一月在临安先后见到了月食和日食，这是正常征象。
姚勉的诗作受到的评价为“文辞典雅，韵律幽美”，我们从他的一首长诗中选取了3个段落做了铺陈，希望读者诸君在欣赏诗歌的同时也能理解相应的知识。
文源：南京大学 萧耐园教授
发布于江苏省天文学会
