月亮有時圓，有時缺，總是在有規律地變化著。人們天天看到這種變化，卻不一定都知道它的原因。
早在1800多年以前，我國東漢時代的天文學家張衡就認為，月亮本身不發光，是太陽照耀反射出來的光。宋代學者沈括進一步指出，月亮的形狀像彈丸，太陽照耀才發出光來：開始的時候，太陽在月亮的旁邊，光從一側照它，我們就看到“月如鉤”；以後太陽漸漸離得遠了，陽光斜照，月相也就慢慢地“滿”起來。沈括還用一個半邊塗了白粉的球做實驗：從側麵看，塗粉的地方好像一個彎鉤；從正麵看，確是一個正圓。
月亮確實也是一個黑暗的天體，自己不會發光，是靠反射太陽光而發亮的，所以我們才能看見月亮。月亮是地球的衛星，它不停地繞著地球運行，同時，月亮又和地球一起，環繞著太陽轉動，這樣就造成了太陽、地球、月亮三者之間的相對位置不斷發生變化，我們在地球上見到月亮就有圓有缺。月亮圓缺的各種形狀，就叫做“月相”。
月亮公轉時有8個不同位置。太陽光從右麵照來。當月亮轉到太陽和地球中間，太陽照亮月亮的背麵，這時候，月亮和太陽一同從東方升起，又一同從西方落到地平線下，所以我們看不見它。月亮在這個位置是“新月”或者叫做“朔”。“朔”以後兩三天，太陽光能夠照亮它朝著地球那半球的邊緣部分，我們可以在太陽落下去的西方天空，看見一鉤彎彎的月牙兒，叫蛾眉月。這就是“初三、四，月如眉”的來曆。月亮逐漸轉到與太陽和地球的連線成直角的位置，被我們看見的明亮部分不斷增大，這時候就能看到半個明月，叫做“上弦”。半月一過，月亮一天比一天地圓起來，就到了“凸月”的階段，難怪群眾以“七窪八平九鼓肚”的說去來形容“上弦”前後幾天的月相變化哩！等到月亮轉到與太陽完全相對的一麵，也就是地球在太陽和月亮中間，太陽光把月亮對著地球的半麵完全照亮的時候，每當夜幕降臨，我們就看到圓圓的月亮，這叫做“滿月”，或叫“望”。人們常說“八月十五月正圓”，不過嚴格來說，“滿月”不一定在農曆十五，也可能是十六，甚至十七。
這以後，月亮被我們看得見的明亮部分逐漸變小，經過凸月，又變成了半亮半暗的半月，叫做“下弦”。這時候，月亮要到午夜才在東方出現，天亮以後，仍可以在天空看見它。再過幾天，下弦月“瘦”得隻剩下彎彎的鐮刀似的月牙，黎明時才開始出現，稱為“殘月”。又過幾天，月亮終於完全看不見了，又回到了“朔新月時期重新開始。
月亮完成這樣一個周期變化，平均需要26天12時44分3秒。這樣的時間間隔叫做“朔望月”，農曆的一個月就是根據它來確定的。因為“朔望月”的天數不是整數，就取個約數29.5天，月大30天，月小29天。
月亮為什麼有時起得早，有時起得晚呢？
如果月亮是靜止不動的，那麼由於地球的自轉，我們每天都應該在相同的時間裏看到月亮的東升西落。但是，月亮在繞著地球公轉，而且方向跟地球自轉方向相同一一自西向東。這樣，在地球自轉了一周之後，月亮也已在它公轉的軌道上前進了一段距離，地球必須再向前轉過一點兒，追上月亮，我們才能看到它。所以，月亮升起的時間，總是要比前一天遲一點，平均每天要晚50分鍾左右。
你仔細地觀察過峨眉嗎？仔細看看就會發現：月亮除被照亮的月牙部分外，其餘部分也不是全黑的，發著灰黃暗淡的光芒，好像月牙擁抱著微弱的“灰光”。人們把這種現象叫做“新月抱舊月”。
這是怎麼回事呢？原來，不僅月亮能夠反射太陽光照亮地球，而且地球也能反射太陽光照亮月亮，灰光就是地球把太陽光反射到月麵，再由月麵反射回地麵。灰光的顏色還會發生變化：當地球上遼闊的海洋部分麵向月亮的時候，灰光是淺藍色的；而當地球上大陸部分朝著月亮的時候，灰光就變成淡黃色的了。
月亮繞地球公轉，也有自轉。前麵說過，月亮始終用它那張“笑臉”望著我們，就是月亮白轉的證明。因為月亮自轉一周所需要的時間，正好同它繞地球公轉一周所需要的時間相等。如果月亮不自轉，或者自轉周期與公轉周期不同，那麼我們就能看到月球的全貌了。由於月亮沿軌道旋轉時有點搖動，所以月亮表麵有417。老向著地球，41老背著地球，1870有時候看得見，有時候看不見。