در خسوف (ماه گرفتگی) زمین در حرکت مداری خود به دور خورشید سایه‌اش را، که در فضا در سمتی مخالف خورشید ممتد است، به دنبال می‌کشد. سایه زمین به شکل یک مخروط است که قاعده آن مقطع زمین و طول متوسط آن 1،3a80،000 کیلومتر است. طول این سایه ، بر اثر تغییر فاصله زمین از خورشید تا حدود 40000 کیلومتر نسبت به مقدا متوسط تغییر می‌کند. خسوف زمانی اتفاق می‌افتد که ماه وارد مخروط سایه زمین شود.
شرایط وقوع خسوف
وقتی از بالا به دایره البروج بنگریم به اشتباه گمان می‌کنیم که خسوف باید ماهی یک بار اتفاق افتد. خطای این دید وقتی آشکار می‌شود که از پهلو نگاه کنیم. آنگاه روشن می‌شود که این سه جرم در حقیقت بر یک خط واقع نیستند. ماه در نتیجه میل مدارش با دایره البروج ، می‌تواند از بالا یا پایین مخروط سایه ، به فاصله‌ای که حداکثر 32،000 کیلومتر می‌شود بگذرد. برای اینکه خسوف برقرار باشد واقع شود باید دو شرط مهم زیر همزمان با یکدیگر برقرار باشند:
خورشید ، زمین و ماه ، باید بر خطی مستقیم واقع باشند یعنی ماه به حالت بدر از زمین دیده شود. این واقعه ماهی یک بار روی می‌دهد.
ماه در حرکت مداریش باید در حال عبور از دایره البروج ، یعنی در یکی از عقده‌ها باشد.
بیشتر دیده شد که کره ماه نیمی از ماه را در زیر صفحه دایره البروج به سر می‌آورد و نیم دیگر را بالای آن. دو نقطه‌ای که در آنها ماه صفحه دایره البروج را قطع می‌کند عقدتین نامیده می‌شود: یکی از این دو عقده رأس (گره شمالی) است و دیگری عقده ذنب (گره جنوبی). خط واصل این دو نقطه را خط عقده‌ها یا خط گره‌ها نامند.
مدت خسوف
مدت دوام خسوف نسبتا زیاد است، زیرا قطر مخروط سایه زمین در نقطه‌ای که ماه از آن می‌گذرد، در حدود 9،200 کیلومتر است. اگر ماه مخروط را بطور مرکزی قطع کند، نزدیک به دو ساعت در خسوف کامل خواهد بود، زیرا قطر ماه در حدود 3،500 کیلومتر و سرعت متوسط آن 3،200 کیلومتر در ساعت است. سایه زمین ماه را کاملا تاریک نمی‌کند. حتی وقتی که خسوف کامل باشد ماه کاملا مرئی است، ولی رنگ سرخ بی فروغی جای درخشش عادی آنرا می‌گیرد. این فروغ مختصر معمول نور آفتابی است که از جو زمین به داخل مخروط سایه شکسته شده است. اجزای آبی و بنفش نور آفتاب بر اثر پراکندن در جو زمین ، حذف شده‌اند و مولفه‌های سرخ نورند که قرص ماه را اندکی روشن می‌کنند.
خسوف جزئی
در خسوف جزئی فقط قسمتی از ماه از میان مخروط سایه می‌گذرد. به این ترتیب بریدگی تاریکی در ماه تمام ، در بخش شمالی آن و یا در بخش جنوبی ، پدیدار می‌شود. البته خسوفهای جزئی هم بعد و هم پیش از خسوف کلی نیز واقع می‌شوند. در حدود نیم ساعت طول می‌کشد تا ماه کاملا وارد سایه شود و مدت مشابهی نیز لازم است تا کاملا از سایه بدر آید.
خورشید گرفتگی یا کُسوف (نام قدیمی‌تر خورگیر[نیازمند منبع]) وقتی رخ می‌دهد که سایه ماه بر بخشی از زمین بیافتد و در نتیجه از دید قسمت‌هایی از کرهٔ زمین، قرص ماه روی قسمتی از قرص خورشید را بپوشاند. این پدیده هنگامی رخ می‌دهد که زمین و ماه و خورشید به ترتیب در یک خط راست یا تقریباً در یک خط راست قرار بگیرند و این شرایط تنها در زمان ماه نو ممکن است برقرار گردد. گرفتگی کامل خورشید را باید یکی از منظره‌های بسیار زیبا و در عین حال ترسناک طبیعت دانست.
خورشیدگرفتگی کلی
این نوع از خورشیدگرفتگی، هنگامی رخ می‌دهد که از سطح زمین اندازهٔ ظاهری ماه اندکی بزرگتر از اندازهٔ ظاهری خورشید دیده شود. در این وضعیت، در مکان‌هایی از کرهٔ زمین که به خط واصل مرکز خورشید و مرکز کرهٔ ماه خیلی نزدیک هستند، تمام سطح خورشید توسط روی تاریک ماه پوشانده می‌شود.
در این نوع خورشیدگرفتگی امکان رؤیت جو خورشید وجود دارد که زیبایی این پدیده عمدتا به همین موضوع برمی‌گردد. معمولاً هر ۱٫۵ سال یک بار خورشید گرفتگی کلی روی می‌دهد، اما هر انسان در طول عمرش شاید یک بار شانس تماشای این پدیده را داشته باشد.
خورشیدگرفتگی در طول تاریخ
خورشید گرفتگی ۱۵۷۱ اروپا
در طول تاریخ این پدیده همواره مورد توجه اقوام و ملل مختلف بوده‌است. اغلب تمدنهای کهن خورشید گرفتگی را پدیده‌ای شوم می‌پنداشتند و درباره آن اعتقادات خرافی داشتند. چینی‌ها عقیده داشتند که هنگام خورشید گرفتگی اژدهایی خورشید را می‌بلعد. در بسیاری از فرهنگها خورشید گرفتگی بلایی آسمانی پنداشته می‌شده‌است. مردم هند در خلال گرفتگی خود را تا گردن در آب فرو می‌کردند و اعتقاد داشتند که با این کار به خورشید و ماه کمک می‌کنند تا در برابر اژدها از خود دفاع کنند. مردم در زمان‌های قدیم از گرفتگی خورشید می‌ترسیدند. آنها علت گرفتگی را نمی‌دانستند و خیال می‌کردند که ممکن است خورشید برای همیشه ناپدید شود.