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.
1. 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.