隨著月亮每天在星空中自西向東移動壹大段距離，它的形狀也在不斷地變化著，這就是月亮位相變化，叫做月相。“人有悲歡離合，月有陰晴圓缺”，這裏的圓缺就是指“月相變化”：在地球上所看到的月球被日光照亮部分的不同形象。
由於月球本身不發光，在太陽光照射下，向著太陽的半個球面是亮區，另半個球面是暗區。隨著月亮相對於地球和太陽的位置變化，就使它被太陽照亮的壹面有時對向地球，有時背向地球；有時對向地球的月亮部分大壹些，有時小壹些，這樣就出現了不同的月相。
每當月球運行到太陽與地球之間，被太陽照亮的半球背對著地球時，人們在地球上就看不到月球，這壹天稱為“新月”，也叫“朔日”，這時是農歷初壹。
過了新月，月球順著地球自轉方向運行，亮區逐漸轉向地球，在地球上就可看到露出壹絲纖細銀鉤似的月球，出現在西方天空，弓背朝向夕陽，這壹月相叫“蛾眉月”，這時是農歷初三、四。
隨後，月球在天空裏逐日遠離太陽，到了農歷初七、八，半個亮區對著地球，人們可以看到半個月亮（凸面向西），這壹月相叫“上弦月”。
當月球運行到地球的背日方向，即農歷十五、十六、十七，月球的亮區全部對著地球，我們能看到壹輪圓月，這壹月相稱為“滿月”，也叫“望”。
滿月過後，亮區西側開始虧缺，到農歷二十二、二十三，又能看到半個月亮（凸面向東），這壹月相叫做“下弦月”。在這壹期間月球日漸向太陽靠攏，半夜時分才能從東方升起。
又過四五天，月球又變成壹個蛾眉形月芽，弓背朝向旭日，這壹月相叫“殘月”。
當月球再次運行到日地之間，月亮又回到“朔”。
月相就是這樣周而復始地變化著。如果用月相變化的周期（即壹次月相變化的全部過程）來計算，從新月到下壹個新月，或從滿月到下壹個滿月，就是壹個“朔望月”，時間間隔約29.53天， 中國農歷的壹個月長度，就是根據“朔望月”確定的。
日食和月食的形成原理都是由於光的直線傳播。
具體的形成原因如下：
月食是壹種特殊的天文現像，指當月球運行至地球的陰影部份時，在月球和地球之間的地區會因為太陽光被地球所遮閉，現看到月球缺了壹塊。
也就是說，此時的太陽、地球、月球恰好 (或幾乎) 在同壹條直在線，因此從太陽照射到月球的光線，會被地球所掩蓋。
以地球而言，當月食發生的時候，太陽和月球的方向會相差 180 度，所以月食必定發生在‘望’(即農歷15日前後)。要註意的是，由於太陽和月球在天空的軌道 (稱為黃道和白道) 並不在同壹個平面上，而是有約 5 度的交角，所以只有太陽和月球分別位於黃道和白道的兩個交點附近，才有機會連成壹條直線，產生月食。
月食的分類
地球的直徑大約是月球的4倍，在月球軌道處，地球的本影的直徑仍相當於月球的2.5倍。所以當地球和月亮的中心大致在同壹條直線上，月亮就會完全進入地球的本影，而產生月全食。而如果月球始終只有部分為地球本影遮住時，即只有部分月亮進入地球的本影，就發生月偏食。
太陽的直徑比地球的直徑大得多，地球的影子可以分為本影和半影。如果月球進入半影區域，太陽的光也可以被遮掩掉壹些，這種現象在天文上稱為半影月食。由於在半影區陽光仍十分強烈，月面的光度只是極輕微減弱，多數情況下半影月食不容易用肉眼分辨。壹般情況下，由於較不易為人發現，故不稱為月食，所以月食只有月全食和月偏食兩種。
另外由於地球的本影比月球大得多，這也意味著在發生月全食時，月球會完全進入地球的本影區內，所以不會出現月環蝕這種現象。
每年發生月食數壹般為2次，最多發生3次，有時壹次也不發生。因為在壹般情況下，月亮不是從地球本影的上方通過，就是在下方離去，很少穿過或部分通過地球本影，所以壹般情況下就不會發生月食。
據觀測資料統計，每世紀中半影月食，月偏食、月全食所發生的百分比約為36.60％，34.46％和28.94％。
月食的過程
月全蝕後半影食始：月球剛剛和半影區接觸，這時肉眼覺察不到。
正式的月食的過程分為初虧、食既、食甚、生光、復圓五個階段。
初虧：標誌月食開始。月球由東緣慢慢進入地影，月球與地球本影第壹次外切。
食既：月球的西邊緣與地球本影的西邊緣內切，月球剛好全部進入地球本影內。
食甚：月球的中心與地球本影的中心最近。
生光：月球東邊緣與地球本影東邊緣相內切，這時全食階段結束。
復圓：月球的西邊緣與地球本影東邊緣相外切，這時月食全過程結束。
月球被食的程度叫“食分”，它等於食甚時月輪邊緣深入地球本影最遠距離與月球視經之比。
半影食終：月球離開半影，整個月食過程正式完結。
潮汐
於日、月引潮力的作用，使地球的巖石圈、水圈和大氣圈中分別產生的周期性的運動和變化的總稱。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性—塑性形變，稱固體潮汐，簡稱固體潮或地潮；海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、漲落與進退，稱海洋潮汐，簡稱海潮；大氣各要素（如氣壓場、大氣風場、地球磁場等）受引潮力的作用而產生的周期性變化（如8、12、24小時）稱大氣潮汐，簡稱氣潮。其中由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮，由月球引起的稱太陰潮。因月球距地球比太陽近，月球與太陽引潮力之比為11：5，對海洋而言，太陰潮比太陽潮顯著。地潮、海潮和氣潮的原動力都是日、月對地球各處引力不同而引起的，三者之間互有影響。大洋底部地殼的彈性—塑性潮汐形變，會引起相應的海潮，即對海潮來說，存在著地潮效應的影響；而海潮引起的海水質量的遷移，改變著地殼所承受的負載，使地殼發生可復的變曲。氣潮在海潮之上，它作用於海面上引起其附加的振動，使海潮的變化更趨復雜。作為完整的潮汐科學，其研究對象應將地潮、海潮和氣潮作為壹個統壹的整體，但由於海潮現象十分明顯，且與人們的生活、經濟活動、交通運輸等關系密切，因而習慣上將潮汐(tide)壹詞狹義理解為海洋潮汐。
月食與科學研究
月食現象壹直推動著人類認識的發展。
最早的月食記錄是前2283年美索不達米亞的記錄。中國在漢朝時，張衡就已經發現了月食的原理。前4世紀的亞裏士多德根據月食看到地球影子的圓形而推斷出地球是圓的。前3世紀古希臘的天文學家阿裏斯塔克（Aristarchus）、前2世紀的喜帕恰斯（Hipparchus）都提出過通過月食來測定太陽、地球、月亮的大小。伊巴谷還提出在相距遙遠的兩個地方同時觀測月食，來測量地理經度。2世紀，托勒密利用古代月食記錄來研究月球運動，這種方法壹直延用到今天。在火箭和人造地球衛星出現之前，科學家壹直通過觀測月食來探索地球的大氣結構。
阿波羅載人登月工程是美國國家航空和航天局在二十世紀六七十年代組織實施的載人登月工程，或稱“阿波羅計劃”。阿波羅計劃采用月球軌道交會法，用強大的土星五型運載火箭把50噸重的航天器送入月球軌道。航天器本身裝有較小的火箭發動機，當它接近月球時，能使航天器減速進入繞月軌道。而且，航天器的壹部分——裝有火箭發動機的登月艙能脫離航天器，載著宇航員登上月球，並返回繞月軌道與阿波羅航天器結合。工程開始於1961年5月，至1972年12月第6次登月成功結束，歷時約11年，耗資255億美元。在工程高峰時期，參加工程的有2萬家企業、200多所大學和80多個科研機構，總人數超過30萬人。
美國“阿波羅11號”飛船的登月艙
第壹次載人阿波羅飛行由於發生悲慘事故而被推遲。當時在壹次發射演習過程中，航天器突然著火，造成3名宇航員死亡。隨後，經過幾次不載人的地球軌道飛行之後，1968年10月11日阿波羅7號終於載著3名宇航員繞地球飛行了163圈。
邁出載人月球探測第壹步的是阿波羅8號，它從繞地球軌道進入繞月球軌道，在完成繞月飛行後安全返回地球。之後，阿波羅9號在繞地球軌道上進行了長時間飛行，並對登月艙進行進壹步檢驗。阿波羅10號則飛入繞月球軌道，並使登月艙下降到離月球表面15公裏以內，以檢驗其性能。
1969年7月阿波羅11號終於在月球著陸，使逐步推進的阿波羅登月計劃達到高潮，阿姆斯特朗也成為登陸月球第壹人，美國在月球探測中取得了最為輝煌的成果。在隨後的3年多時間裏，阿波羅計劃又先後進行了6次載人登月飛行，其中1970年4月發射的阿波羅13號，雖因氧氣瓶爆炸發生事故，但仍然安全回到了地球。
美國“阿波羅11號”飛船發射升空
到1972年12月阿波羅計劃的最後壹次飛行——阿波羅17號登月為止，先後有12名宇航員登上月球表面。這壹系列“訪問”大大豐富了人類對月球的認識。各次阿波羅飛行都對月球表面進行廣泛考察，搜集了大量月球巖石、土壤標本，其中從月球上帶回地球的月巖樣品就達440公斤。阿波羅飛行同時把許多儀器安裝在了月球上，進行科學研究，如太陽風實驗和月震測量等。
阿波羅計劃之後，由於多方面原因，人類月球探測進入了壹個“寧靜”期。這期間，世界各國均未對月球進行新的探測。直至1994年和1998年，美國成功發射“克萊門汀”和“月球勘探者”號月球探測器，對月球形貌、資源、水冰等進行了探測，標誌“又快、又好、又省”的月球探測新時代的開始。
話說月亮文化
自古以來，人們賦予月亮各種文化意義，許多民族都有關於月亮的神話傳說、文章詩賦、對聯、謎語、音樂、繪畫，還有與月亮有關的民風民俗、風景名勝。
現在，有許多與月亮有關的神話傳說，這些傳說最早載於《山海經》《楚辭》《淮南子》等古籍中，這為中國日後研究月球有很多可參考的價值。在民間壹直流傳著嫦娥奔月，朱元璋抗元起義等故事。有壹個很有代表性的傳說，內容是這樣的：傳說月亮裏有壹棵高五百丈的月桂樹。漢朝時有個叫吳剛的人，醉心於仙道而不專心學習，被貶到月亮上砍月桂，但月桂隨砍隨合，後世因而得以見到吳剛在月中無休止砍伐月桂的現象。
月亮可以說是藝術的代表，在屈原寫的《楚辭? 天問》中是這樣說的：夜光何德，死則又育？厥利維何，而顧兔在腹？翻譯成現代問就是：月亮具有什麽特性，消亡了又再長起？那好處是什麽，而撫育壹個兔兒在懷裏？杜甫曾說過：“昕卻月中桂，清光應更多。”由此更可以看出月亮這壹美麗事吸引了多少文人墨客來贊美呀！
人們對月球的向往是無止盡的，人們曾用過無數幅精彩的對聯來贊頌它，欣賞它。滿地花陰風弄影；壹亭山色月窺人。這是壹幅賞月佳作，耐人尋味。
“明月幾時有，把酒問青天。”這句膾炙人口的詩曾讓多少人陶醉其中呀！在我們現代，月亮在我們心中也是壹個謎，好多人想要揭開它的面孔，可由於科技的有限，至今只有兩位航天員登上月球，first：阿姆斯特朗，及奧爾德林。
現在，月球仍是我們想要明白的謎。
中秋節是中國人對世界文化的重大貢獻，這種貢獻不僅僅在於吃月餅、賞月、團圓，還在於構成了壹種文化內涵極其豐富的月亮文化學。
壹般來說，關於月亮的學問，涉及到月球學和月亮學兩大部分。月球學的重點是研究月球的成分、結構、運動（包括月震）、月貌，以及月球的形成過程。月亮學的重點則是研究月亮與地球的關系，特別是月亮對地球生物和人類文化的作用與影響。
具體來說，月亮學可以分為月亮地貌學、月亮生物學、月亮文化學。
所謂月亮地貌學，主要研究月亮的存在，對地球地形地貌（包括氣象氣候）的影響和作用，其中最突出的作用是地球上的海洋潮汐現象，此外還有地殼潮汐現象、大氣潮汐現象等等。
所謂月亮生物學，主要研究月亮對地球生物的作用和影響，其中突出的現象是許多地球生物的生存周期（包括生理周期），明顯地受到月球引力及其效應（包括潮汐現象）的作用，例如海洋生物特別是近海生物對潮汐非常敏感，人類婦女的月經周期（尚需要進壹步的證明），某些鳥類根據月亮進行導航。
所謂月亮文化學，主要研究人類文化與月亮的關系。這是壹個非常有趣的問題，而且涉及到人類文化生活的諸多方面。
1 、月亮的存在，應當被看成是大自然對人類的特殊眷戀。這是因為，地球這樣大的行星有月球這樣大的衛星，在太陽系裏是絕無僅有的情況，在銀河系裏可能也是非常罕見的。更巧合的是，從地球上看，月亮的視角與太陽的視角幾乎完全相等，即月亮與太陽壹樣大，而且月亮、太陽和地球基本上都在壹個運動平面上，因此才會有日食、月食以及月亮圓缺的周期變化。有鑒於此，我們有理由認為月亮的這種存在，乃是促進人類大腦思維發展的壹個重要因素；甚至可以說人類的智慧啟蒙，壹半來自月亮。中秋佳節，這應當成為中秋賞月問月的重要內容之壹。
2 、月亮圍繞地球的周期運動，以及月亮表面明暗的周期變化，直接促進了人類歷法的形成和應用，以及相應的星宿文化（參閱《神秘的星宿文化與遊戲》壹書，解放軍文藝出版社）。根據月亮運動和周期變化制定的歷法稱之為陰歷（月亮在中國陰陽文化中代表陰），根據太陽周期運動制定的歷法稱之為陽歷（太陽在中國陰陽文化中代表陽），綜合陰歷、陽歷的歷法稱之為陰陽合歷，我國的農歷即陰陽合歷（例如閏月屬於陰歷，24節氣屬於陽歷）。
中國人制定或使用陰歷，至少在殷商時期，甲骨文中已經有“既生霸”等文字記載，詳細描述了月亮圓缺的周期變化。與此同時，殷商時期的地理文獻《山海經·大荒四經》也明確記有：“有女子方浴月，帝俊妻常羲，生月十有二，此始浴之。”帝俊為殷商民族始祖，所謂常羲浴月，實際上是說常羲發明或制定了壹年十二個月的歷法，而“浴之”則是這種歷法的演示（屬於天文巫術性質），詳情可參閱全彩繪《經典圖讀山海經》壹書（上海辭書出版社）。
3 、有關月亮的神話傳說，其中最著名的是常娥奔月的故事。關於該故事（包括相關遠古神話傳說故事）的科學信息解讀，可參閱筆者《嫦娥：禳災巫術的犧牲者》、《我們遠古祖先經歷過的天地大沖撞在民間留下的不滅印記》等文。此外，還有月宮、月桂、月精、月桂子、月中騫樹、月中玉兔和蟾蜍，吳剛的故事，等等。
4 、有關月亮的民間節日及其民俗活動，例如中秋節、吃月餅、家庭團圓，以及相傳人間婚姻由月下老人（月老）“千裏姻緣壹線牽”的習俗。此外還包括用“月”字取名等文化內容。在古代，有些民族的耕種、收獲活動，常常要在有月亮的夜間進行；對比之下，許多軍事活動，則往往選擇在沒有月亮的夜晚開展。
5 、有關月亮的文學作品，可以說是汗牛充棟。其中比較突出的是古代詩歌中對月亮的描述，以及睹月思情的聯想和情感宣泄。
6 、有關月亮的名勝風景，北京有天壇、地壇、日壇、月壇、先農壇，避暑山莊有月色江聲殿（康熙根據蘇軾前後《赤壁賦》詞意題額），以及湖南道縣的月巖、廣西桂林的月牙山、甘肅敦煌的月牙泉，等等。
1、畫眉生新月
靚妝似嬋娟
2、水清魚讀月
山翠林沐光
3、水中有月原無月
雲後無日本有日
4、樓高窗小可儲月
峰平徑長難藏景
5、簫聲遙呼關山月
笛韻震破水底天
6、圓月照方窗，有規有矩
長箋寫短詩, 無方無圓
7、櫓梢撥破江心月，水定還圓
浣紗激起湖面波, 浪平仍無
8、月缺月圓，缺似梳子圓似鏡
潮起潮伏, 起如花朵伏如町
9、月月月明,八月月明明分外;山山山秀秀非常.
10、樓高但任雲飛過
小池能將月送來
11、滿地花陰風弄影
壹亭山色月窺人
12、天若有情天亦老
月如無恨月常圓
13、中秋賞月,天月圓,地月缺;遊子思鄉,他鄉苦,本鄉甜.
14、天上月圓,人間月半,月月月圓逢月半;今霄年尾,明日年頭,年年年尾接年頭.