Fasi Lunari
Il Sole illumina parzialmente la parte della Luna e questo ne cambia l'aspetto giorno per giorno in un ciclo di un mese sinodico. Le variazioni dell'aspetto Lunare percepiti dalla Terra vengono detti fasi lunari, sono stati osservati da tutti i popoli antichi fino ad oggi. Normalmente vengono distinte due fasi: una crescente, quando passa da Luna nuova e continua il suo cammino a Luna piena , e Luna calante quando si avvia per tornare a Nuova.
Le due situazioni di eclisse si hanno quando la Luna si trova tra la Terra e il Sole e la parte illuminata non è visibile, chiamata novilunio, e quando la parte illuminata è totalmente visibile, chiamata plenilunio o Luna piena. Poiché l'orbita della Luna è inclinata rispetto all'eclittica di 5°,145", ossia 5°, 8' e 0,42" nel sistema sessagesimale, durante il novilunio "congiunzione eliaca della Luna" viene a trovarsi poco più a settentrione o leggermente più a meridione rispetto al Sole, per cui non ne blocca la luce, salvo quando transita per un nodo* provocando una eclissi. Al contrario, durante il plenilunio, la situazione è opposta e la Terra si trova tra il Sole e la Luna, di modo che quest'ultima rivolga la faccia illuminata completamente verso il nostro pianeta "opposizione"; anche in questo caso, per l'inclinazione orbitale, la luce del Sole non è bloccata dalla Terra, salvo quando la Luna transita per un *nodo provocando una eclissi di luna.
*Nodo = il momento che l'orbita della Luna incrocia l'eclittica della Terra
La magia Terra Sole Luna "Eclissi"
Quando durante l'orbita, la Luna si trova tra la Terra e il Sole, proietta un cono d'ombra sulla Terra detto eclissi solare, o più propriamente eclissi solare totale, sempre che la Luna sia a distanza dalla Terra da farla apparire di diametro angolare lievemente maggiore o uguale di quello del Sole, caso contrario, l'eclissi sarebbe anulare, poiché il cono d'ombra della Luna non raggiunge la superficie terrestre. Il fenomeno è visibile dalla Terra perché il Sole viene letteralmente oscurato alcuni minuti durante il giorno. L'evento non è comune e non accade a ogni novilunio, occorre che la precessione del piano dell'orbita lunare sia tale che l'asse nodale coincida con la direzione Terra-Sole al novilunio. Scostamenti di quest'asse provocano uno stato di oscurità non totale proiettando la penombra della Luna sulla Terra in questo caso il fenomeno si chiama eclissi solare parziale; questi casi, dalla Terra il Sole è visto come una mezzaluna la sua luminosità è parzialmente ridotta. Pur essendo diverse eclissi consecutive, esse si ripetono ogni circa 18 anni in quello che si chiama ciclo di Saros, dopo ogni ciclo, la posizione relativa del Sole, Terra e Luna si ripresenta uguale a prima, e quindi anche le eclissi. Da un punto di vista scientifico le eclissi solari rappresentano un'ottima opportunità di studio, la corona solare, invisibile normalmente causa della eccessiva luminosità del Sole.
Un altro fenomeno interessante si ha quando la Terra proietta l'ombra sulla Luna, che accade quando l'asse nodale dell'orbita lunare coincide con la direzione Terra-Sole al plenilunio, è chiamato eclissi lunare. La Luna piena perde improvvisamente di luminosità non appena entra nella penombra terrestre, per oscurarsi del tutto appena entra nel cono d'ombra. A differenza dell'eclissi solare, l'eclissi lunare può durare alcune ore, causa della differenza di grandezza dei corpi che proiettano l'ombra. Nel 270 a.C. Aristarco di Samo sfruttò un'eclissi lunare per calcolare il diametro della Luna.
Movimento lunare poco conosciuto
Librazione
Dato che il moto di rivoluzione attorno alla Terra non è perfettamente circolare, velocità di rotazione e distanza dalla Terra variano leggermente durante un'orbita e i moti di rotazione e rivoluzione presentano degli sfasamenti tali da creare oscillazioni apparenti di lieve entità nel moto di rotazione lunare dette librazioni, anche la precessione del piano dell'orbita contribuisce, sebbene in misura minore, alle oscillazioni di librazione Questi sfasamenti consentono ad alcune zone della superficie lunare di essere visibili per alcuni intervalli di tempo da un osservatore a Terra. Oltre a questo, si aggiunge anche una leggera oscillazione diurna apparente dovuta al moto dell'osservatore sulla superficie terrestre il medesimo osservatore vedrà la Luna sotto un'angolazione diversa dal momento in cui essa sorge dall'orizzonte al momento in cui tramonta a causa dello spostamento del punto di osservazione dovuto alla rotazione terrestre. Come conseguenza di tutti questi fattori, dalla Terra è osservabile un po' più della metà della superficie lunare circa il 59%.