A Lua, o único satélite natural da Terra, é o quinto satélite em tamanho, mais de dois-terços do tamanho de Mercúrio, e mais de três vezes maior do que o maior dos asteróides. Tem, de fato, um quarto do tamanho da Terra, com um diâmetro de 3476 km
Como a Lua está relativamente próxima, podemos medir sua distância por meios geométricos. A distância média é de 384 403 km.
Após o Sol, a Lua cheia é o objeto mais brilhante do céu. Entretanto, sua superfície não é lisa e sua cor cinza-marrom reflete pouca luz. De fato, a lua é um dos mais pobres refletores do sistema solar. A quantidade de luz refletida por um corpo é chamada de albedo (Latim: albus, branco). A Lua reflete somente 7% da luz do Sol que incide sobre ela, de modo que seu albedo é 0.07.
As fases da Lua são causadas pelas posições relativas da Terra, da Lua e do Sol. A Lua orbita a Terra em média em 27 dias 7 horas 43 minutos.
O Sol sempre ilumina a metade da Lua na direção do Sol (exceto durante um eclipse lunar, quando a Lua passa pela sombra da Terra). Quando o Sol e Lua estão em lados opostos da Terra, a Lua aparece cheia para nós, um disco brilhante e redondo. Quando a Lua está entre a Terra e o Sol, ela aparece escura, a Lua nova. No período intermediário, parece crescer até cheia, e então decresce até a próxima lua cheia.
A borda da sombra (o terminador) é sempre curva, sendo uma vista obliqua de um círculo, que dá à Lua sua forma crescente ou minguante.
A simulação ao lado mostra a Lua como vista no hemisério norte, com o seu hemisfério lunar oeste para a direita e seu hemisféril leste para a esquerda. Na fase cresente o Sol ilumina a Lua pelo lado oeste, na fase minguante o Sol ilumina a Lua pelo lado leste. No Brasil vemos as imagens giradas de 180° (hemisfério oeste lunar à esquerda, hemisfério leste lunar à direita).
As pessoas muitas vezes se referem ao "lado escuro da Lua", mas ele não existe. O Sol ilumina todos os lados da Lua enquanto ela gira. Entretanto, existe um "lado distante da Lua" que nunca é visto aqui da Terra. Com o passar das eras, as forças gravitacionais da Terra reduziram a rotação da Lua sobre seu eixo até que o período rotacional fosse exatamente igual ao período de sua órbita em torno da Terra.
Voce pode simular este efeito usando dois objetos redondos, como bolas. Mantenha uma das bolas estacionária, para representar a Terra. Mova a outra bolsa em volta da "Terra" sem mover seu pulso. Você verá que pessoas na "Terra" veêm todos os lados da "Lua". Entretanto, se voce girar a "Lua" na sua órbita em redor da "Terra", você pode ver que você pode ajustar a rotação de modo que somente um lado da "Lua" é visto a partir da "Terra". É por isto que as formas na face da Lua nunca mudam.