月食的成因是光的直线传播，光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成的黑暗区域，就是影子。影子分为本影、半影和伪本影。
太阳光被地球遮挡也会形成影子，当月亮进入地球的影子里时，在地球上观察到的月亮的情形就是月食。当月亮进入地球的半影区时，叫半影月食，只是月亮的亮度有所降低，没有观赏价值。当月亮部分进入地球本影区时，发生月偏食。当月亮全部进入地球本影区时，发生月全食。
因为月亮本身不发光，通过反射太阳光才能看见月亮。按道理讲，发生月食时，在地球上应该看不见月食部分，事实上，不仅能看到，而且看到的是红月亮。
原因是太阳光在传播过程中，有一部分要穿过大气层，而光直线传播的条件是在同种均匀介质中，太阳光在穿过大气层的过程中，就改变了传播方向，结果，有一部分太阳光进入了地球的影子，并传播到月亮上，所以，在地球依然能看到月亮。
还有，太阳光穿过大气层，并非只改变传播方向，同时还会反射、吸收，大气层中的微尘和大气分子还会使太阳光发生散射。但散射的强度会因波长的不同而不同，波长越短散射的越厉害。太阳光由红橙黄绿蓝靛紫七种色光组成，按红橙黄绿蓝靛紫的顺序，波长依次减小，这样，蓝靛紫光被散射的比较强，红橙黄光被散射的较弱。穿过大气层传播到月亮的太阳光主要是红橙黄光，经月亮反射后返回地球的光线，进入大气层后再次被散射，能被人们观察到的基本只剩红光，所以，月食看到的月亮呈暗红色。
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