Лунный шар освещается Солнцем. Светлая часть, которую видит земной наблюдатель, меняет форму потому, что меняется взаимное положение трёх тел. Обычная смена фаз не связана с земной тенью: в неё Луна входит только при затмении.
Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите; среднее расстояние между центрами составляет около 384 400 км. Направление её перемещения среди звёзд — к востоку. За сутки она проходит относительно звёзд в среднем около 13°. Поэтому в один и тот же час разных вечеров её положение заметно различается.
Два лунных месяца
Сидерический, или звёздный, месяц измеряют относительно далёких звёзд: один оборот занимает примерно 27,3 суток. Синодический месяц измеряют по повторению фазы и получают примерно 29,5 суток. За один оборот Луны Земля успевает продвинуться вокруг Солнца. Чтобы вернуть прежний угол между направлениями на Солнце и Луну, спутнику нужно пройти дополнительный участок орбиты. Поэтому синодический период длиннее звёздного примерно на 2,2 суток.
Как проходят фазы
1) Новолуние. Луна расположена со стороны Солнца; её освещённое полушарие в основном обращено от Земли. Рядом с ярким Солнцем лунный диск обычно не виден.
2) Растущий серп. Через несколько дней после новолуния он заметен вечером. Освещённая доля видимого диска увеличивается.
3) Первая четверть. Прошла примерно четверть цикла, но освещена половина видимого диска. Восход бывает примерно около полудня, заход — около полуночи.
4) Растущая выпуклая Луна. Освещено больше половины видимого диска.
5) Полнолуние. Земля находится между направлениями на Солнце и Луну. Луна восходит примерно при заходе Солнца, видна почти всю ночь и заходит утром.