Las fases de la luna están determinadas por el ángulo en el que la luz solar se acerca a la luna en relación con la posición de la Tierra. Cuando el sol está detrás de la Tierra, en relación con la luna, la luz del sol cae. en el hemisferio de la luna que enfrenta la tierra. Cuando el sol está detrás de la luna, en relación con la Tierra, la luz del sol cae en el hemisferio lunar opuesto.
Cuando la luz del sol cae sobre las tierras altas lunares, ubicadas en el lado de la luna que nunca se enfrenta a la Tierra, los observadores terrestres solo ven la mitad de la luna que está en la sombra. Esta es la fase referida como una luna nueva. Dos semanas después, cuando la luna se ha girado hacia el punto opuesto en su órbita, la luz del sol cae sobre el hemisferio que siempre enfrenta a la Tierra. Esto ilumina todo el hemisferio y se ve en la Tierra como una luna llena.
Durante los tiempos en la órbita lunar, cuando la luz del sol se acerca al sistema Tierra-luna en ángulos rectos, solo se ilumina la mitad del lado cercano de la luna. Dependiendo de si la mitad derecha o izquierda de la luna es visible, esto produce una luna del primer trimestre o una luna del tercer trimestre. La transición de una luna llena a una luna nueva es continua, y la sombra de la luna pasa gradualmente a través de la superficie visible de derecha a izquierda.
