我们知道，日全食、日偏食、日环食和全环食都是地球上能看到的日食种类，都是月球挡住太阳的阴影效果。但是如此种类众多的日食出现在同一颗行星上，不仅在太阳系中绝无仅有，甚至在任何其他恒星的周围，形成的概率也是微乎其微。没错，这是一个奇迹！
日食的成因见图1和图2。本影T中看到的是日全食，半影P中看到的是日偏食，伪本影C中看到的是日环食。
这么多种类的日食，都源于在地球上看来，月球和太阳差不多一样大，即拥有相同的角直径。太阳的直径大约是140万千米，与地球的距离是大约15000万千米，两个数字的比值大约是107。月球的直径大约是3500千米，与地球的距离大约是38万千米，两个数字的比值大约是108。在比较远的距离上，一个物体的大小（它在我们眼中的角直径）与它的实际尺度成正比，与距离成反比。太阳和月亮距离与直径比基本上相同，所以它们在我们的眼中的角直径也基本上相同，看上去差不多一样大。
由于月球和地球的公转轨道都是椭圆，月地和日地距离随着时间在不断变化，使得月球的角直径有时候比太阳的大，有时候比太阳的小，这就是我们有时候能看到日全食，有时候能看到日环食的根本原因。
对于地球来说，日食这种奇观也不是任何时候都存在的。日食带的狭窄（全食带和环食带的最大宽度都只有两三百千米），说明月球与地球的距离只要再大一点，日全食就将不复存在，只要再小一点，日环食就会烟消云散。而由于潮汐作用导致的角动量平衡，地球自转速度越来越慢，月球也确实在渐渐远离地球。
由于地球上海洋的状态一直在不断变化，由海洋潮汐导致的月球远离地球的速度也在不断变化。1994年，Dickey等人在《科学》杂志上发表文章称，目前月球远离地球的速度是每年3.82±0.07厘米。
因此，在以亿年为单位的早年地球上看到的月球要比现在大得多，也就意味着当时地球上不存在日环食；未来月球离我们越来越远，看上去也会越来越小，地球上则不会有日全食了。所以说，目前丰富的日食格局正是我们这个时代独有的奇迹。
