Quanto tempo demora a Lua a dar uma volta à Terra?

Medido em relação às estrelas fixas, uma volta completa da Lua demora 27,3217 dias: é o período sideral, usado nos cálculos de mecânica celeste. Um observador na Terra, porém, mede algo diferente. Enquanto a Lua percorre a sua órbita, o nosso planeta também se move em torno do Sol, pelo que a geometria Sol-Terra-Lua só se repete mais tarde. Voltar à mesma fase, de lua nova a lua nova, demora 29,53 dias: o período sinódico, que determina o calendário das fases lunares e é o único visível a olho nu. A diferença entre ambos não é um erro de medição, mas o resultado de escolher um ponto de referência fixo em vez de um em movimento.

A Lua demora quase o mesmo tempo a girar sobre o seu próprio eixo do que a completar uma órbita, cerca de 27 dias. Esta coincidência, chamada rotação sincronizada, faz com que nos seja sempre mostrado o mesmo hemisfério: a Terra e a Lua estão ligadas por marés, e as suas rotações estão sincronizadas com tal precisão que vemos sempre apenas um lado. O hemisfério oposto, o lado oculto, não é mais escuro do que o lado visível; apenas permanece fora da vista a partir da superfície terrestre.

A distância média entre a Terra e a Lua é de 384.400 quilómetros (238.855 milhas), e o satélite percorre-a a uma velocidade orbital média de 1,022 km/s. A órbita é elíptica e inclinada em relação ao plano em que a Terra gira em torno do Sol, pelo que a Lua não repete exatamente a mesma posição em cada volta. É por isso que os eclipses solares e lunares, que exigem um alinhamento quase perfeito dos três corpos celestes, não ocorrem todos os meses.