Ciclo lunare
Il ciclo lunare è il cambiamento ripetuto nella forma visibile della Luna mentre si muove attorno alla Terra. Un ciclo completo da una luna nuova alla successiva dura circa 29,5 giorni ed è chiamato mese sinodico.
Le quattro fasi principali sono la luna nuova, il primo quarto, la luna piena e l'ultimo quarto. Astronomicamente, si verificano quando la longitudine eclittica della Luna differisce dalla longitudine del Sole di circa 0, 90, 180 e 270 gradi. I tempi di fase pubblicati sono generalmente geocentrici, calcolati per il centro della Terra, quindi le condizioni di osservazione locali possono differire leggermente.
Durante la luna nuova, la Luna è vicina al Sole nel cielo e il suo lato illuminato è per lo più rivolto lontano dalla Terra. Mentre la Luna si sposta verso est lungo la sua orbita, diventa visibile una parte maggiore del lato luminoso: questa è la metà crescente del ciclo. La luce aumenta attraverso la mezzaluna crescente, il primo quarto, e la luna crescente gibbosa fino alla luna piena, quando la Luna è opposta al Sole e sorge intorno al tramonto.
Dopo la luna piena, la parte illuminata si restringe. Questa metà calante passa attraverso la gibbosa calante, l'ultimo quarto e la mezzaluna calante prima di tornare alla luna nuova. La fase esatta non è causata dall'ombra della Terra; è l'angolo di visione tra il Sole, la Terra e la Luna. L'ombra della Terra crea un'eclissi lunare solo durante un allineamento particolarmente preciso.
Le fasi intermedie sono le fasi crescenti e gibbose tra i quattro punti principali. In media ogni fase intermedia dura circa un quarto di mese sinodico, circa 7,4 giorni, ma l'orbita ellittica della Luna rende quel ritmo non perfettamente uniforme.
Un mese siderale, il giro della Luna rispetto alle stelle, dura circa 27,3 giorni. Il ciclo di fasi è più lungo perché anche la Terra si muove attorno al Sole; la Luna deve viaggiare un po' più lontano prima che si ripeta la geometria Sole-Terra-Luna.
La Luna mostra quasi sempre alla Terra la stessa faccia perché il suo periodo di rotazione è sincronizzato con il suo periodo orbitale. Anche così, una piccola oscillazione chiamata librazione ci permette di vedere nel tempo poco più della metà della superficie lunare.
L'aspetto delle fasi lunari dipende anche dalla latitudine dell'osservatore. Una mezzaluna che appare diritta in una regione può essere inclinata in un'altra, e tra l'emisfero settentrionale e quello meridionale la vista viene effettivamente ruotata.
Le mezzelune sottili possono mostrare lo splendore della terra: un debole bagliore sulla parte oscura della Luna causato dalla luce solare riflessa dalla Terra sulla superficie lunare. Vicino alla Luna piena la Luna è più luminosa, ma le ombre superficiali sono brevi; in prossimità dei quartieri, le ombre più lunghe facilitano l'osservazione dei crateri e dei crinali montuosi.
Il sorgere e il tramontare della Luna si spostano più tardi ogni giorno perché la Luna si muove lungo la sua orbita mentre la Terra ruota. L'intervallo non è fisso, ma spesso è vicino ai 50 minuti. Anche la distanza cambia durante il mese, quindi alcune lune piene sembrano leggermente più grandi vicino al perigeo e leggermente più piccole vicino all'apogeo.
Le eclissi non si verificano ogni mese perché il piano orbitale della Luna è inclinato di circa cinque gradi rispetto al piano orbitale della Terra, l'eclittica. Un'eclissi solare richiede la luna nuova vicino a un nodo lunare, mentre un'eclissi lunare richiede la luna piena vicino a uno di questi nodi.
Le fasi lunari sono state utilizzate anche per il cronometraggio. I calendari lunari puri seguono direttamente le lunazioni, mentre i calendari lunisolari aggiungono correzioni perché dodici mesi lunari sono circa dieci o undici giorni più brevi di un anno solare.
