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公元前2283年美索不达米亚的月食记录是世界最早的月食记录，其次是中国公元前1136年的月食记录。月食现象一直推动着人类认识的发展。古代中国与非洲民间认为月食是“天狗吞月”，必须敲锣打鼓才能赶走天狗。在汉朝时，张衡就已经发现了月食的部分原理，他认为是地球走到月亮的前面把太阳的光挡住了。“公元前4世纪，亚里土多德从月食时看到的地球影子是圆的，而推断地球是球形的。
公元前3世纪的古希腊天文学家阿利斯塔克 和公元前2世纪的伊巴谷都提出通过月食测定太阳一地球一月球系统的相对大小。伊巴谷还提出在相距遥远的两个地方同时观测月食，来测量地理经度。2世纪，托勒密利用古代月食记录来研究月球运动，这种方法一直延用到今天。在火箭和人造地球卫星出现之前，科学家一直通过观测月食来探索地球的大气结构。