Полнолуние наступает через 14,77 суток после новолуния. В это время виден весь освещенный диск Луны. Спутник восходит с вечера и достигает наивысшего положения на небосклоне ближе к полуночи. Затем освещенная часть Луны начинает убывать, и через 22,15 суток остается видна только половина диска. Так выглядит фаза последней четверти Луны. В это время спутник Земли восходит в полночь и хорошо виден по утрам. А еще через неделю наступает новолуние, и круг замыкается.
Время, проходящее между двумя очередными новолуниями или просто между одинаковыми фазами, называется синодическим месяцем, или периодом полной смены лунных фаз. Синодический месяц продолжается в среднем 29,53 суток. На полный обход неба Луна затрачивает 27,32 суток. Этот промежуток времени называется сидерическим (звездным) месяцем, который, разумеется, несколько меньше календарного. За сидерический месяц Луна совершает полный оборот вокруг Земли и вокруг своей оси по отношению к Солнцу. В новолуние Луна находится между Землей и Солнцем и повернута к нему так называемой обратной стороной, которая никогда не видна наблюдателю. В полнолуние же к Солнцу повернута та сторона Луны, которая видна и с Земли.
Раз в двадцать семь дней Луна находится в самой дальней точке от Земли. При этом плоскость ее орбиты вокруг Земли по отношению к плоскости эклиптики (орбиты Земли вокруг Солнца) наклонена на пять с небольшим градусов, поэтому два раза в месяц Луна поднимается или опускается выше или ниже плоскости эклиптики. Затмения происходят, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землей. Она не исчезает полностью, и становится темнокрасной.
Период вращения Луны вокруг своей оси и период обращения ее вокруг Земли одинаковы, поэтому Луна всегда обращена к Земле одним и тем же полушарием. Впрочем, и мы можем чуть-чуть «заглянуть» за ее северный и южный края, поскольку благодаря наклону орбиты Луна поднимается выше или опускается ниже плоскости земной орбиты. Более того, видимое полушарие Луны «смотрит» в центр эллипса лунной орбиты, а сама Земля находится не в центре, а в фокусе эллипса. Именно поэтому Луна попеременно поворачивается к нам то правым, то левым боком.