Arrastra el día y la hora, o pulsa reproducir. A la izquierda, la geometría Sol–Tierra–Luna vista desde encima del polo norte. A la derecha, lo que ve un observador del hemisferio norte mirando al sur.
La Luna siempre tiene media esfera iluminada: la que mira al Sol. Lo que cambia a lo largo del mes es cuánto de esa mitad queda de cara a la Tierra.
Con un ángulo Sol–Luna de 0° la cara iluminada mira al lado contrario y no vemos nada (luna nueva). A 90° vemos exactamente media cara (cuarto). A 180° la vemos entera (luna llena). La fracción iluminada es (1 − cos ángulo) / 2.
Mirando al sur, el oeste queda a tu derecha y el este a tu izquierda. Tras la luna nueva, la Luna se separa del Sol hacia el este, así que en el cielo el Sol está a su derecha y la parte iluminada también.
De ahí la regla de la Luna mentirosa: cuando dibuja una D está creciendo (Decreciente, miente) y cuando dibuja una C está menguando (Creciente, miente). En el hemisferio sur el observador mira al norte y todo se invierte.
La Luna da una vuelta completa a la Tierra respecto a las estrellas en 27,3 días (mes sidéreo). En la franja de tiempo está marcado ese día: la Luna ya ha completado su órbita, pero aún no es luna nueva.
Pero mientras tanto la Tierra ha avanzado unos 29° alrededor del Sol, y la Luna necesita algo más de dos días extra para volver a alinearse con él. De luna nueva a luna nueva pasan 29,5 días (mes sinódico), que es el mes que marcan las fases.
Modelo simplificado: órbitas circulares y coplanarias, sin inclinación de 5° de la órbita lunar (por eso aquí no hay eclipses) y sin libración. El observador está idealizado sobre el ecuador, así que las alturas sobre el horizonte y las horas de salida, paso por el sur y puesta son aproximadas; en latitudes medias la declinación desplaza esas horas hasta una hora arriba o abajo.