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月球每27.32天绕地球一周（相对于恒星而言）.它也以同样的时间绕自己的轴自转一周.由于公转和自转周期相同,导致它永远以同一面对着地球.这个公转和自转周期的相等并不是一个巧合,而是地球对月球有潮汐作用的结果,这一点我将在下面解释.月球相对于恒星的公转我们称为恒星月.然而当月球绕地球公转时,地球也绕着太阳公转.这样当月球绕地球一周时,由于地球的运动带着月亮一起运动,所以太阳在天空的位置也略有移动.月球必须再公转两天半的时间才能赶上太阳,回到和以前相同的相对与太阳的位置.月球相对于太阳绕地球公转称为朔望月,朔望月是29.35天.对人类而言,朔望月远比恒星月重要得多,因为在月球绕地球公转的过程中,日光照射到我们所看见的月面上的入射角会经历稳定的变化,而这个角度决定乎月球相对于太阳的公转.月球要经历接连发生的月相.在一个月的开头,月亮正好位于太阳的东边,只有日落以后才能看到一弯细细的娥眉月.

在农历的每月初一，当月亮运行到太阳与地球之间的时候，月亮以它黑暗的一面对着地球，并且与太阳同升同没，人们无法看到它。这时的月相叫“新月”或“朔”。新月过后，月亮渐渐移出地球与太阳之间的区域，这时我们开始看到月亮被阳光照亮的一小部分，形如弯弯的娥眉，所以这时的月相叫“娥眉月”。这种“娥眉月”只能在傍晚的西方天空中看到。到了农历初八左右，从地球上看，月亮已移到太阳以东90°角。这时我们可以看到月亮西边明亮的半面，这时的月相叫“上弦”。上弦月只能在前半夜看到，半夜时分便没入西方。上弦过后，月亮一天天变得丰满起来，我们可以看见月亮明亮半球的大部分，这时的月相叫“凸月”。到了农历十五、十六时，月亮在天球上运行到太阳的正对面，日、月相距180°，即地球位于太阳和月亮之间，从地球上看去，月亮的整个光亮面对着地球，这时的月相叫“望月”或“满月”。黄昏时满月由东边升起，黎明时向西边沉落。满月过后，随着日、月位置逐渐靠近，月亮日渐“消瘦”起来。它依次经历凸月、下弦月和娥眉月几个阶段，最后，又重新回到新月的位置。我国习惯上把下半月的“娥眉月”称为“残月”。上弦月和下弦月，娥眉月和残月的相貌差不多，但它们出现的时间、位置及亮面的朝向是不同的。娥眉月和上弦月分别出现在傍晚和前半夜的西边天空，它们的“脸”是朝西的，即西半边亮；残月和下弦月分别出现在黎明和后半夜的东边天空，它们的“脸”是朝东的，即东半边亮。月亮从新月位置到再次回到新月位置所需时间平均为29.53天,也就是说，月相的更替变化周期平均为29.53天，称为一个“朔望月”。

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月球公转周期大约为27.32天。

月球在绕地球公转的同时进行自转，周期27.32166日，正好是一个恒星月。地球公转一周的周期称为一个太阳年，约为365天又5小时48分46秒。地球的自转周期是1天也就是24小时。

月球以椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化。周期27.32日。月球轨道（白道）对地球轨道（黄道）的平均倾角为5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐渐与地球离去。

月球自转和公转的同步是潮汐作用的演化后果。月球绕地月系质心沿椭圆轨道运动的同时，也随同地球绕太阳公转。

在地球和太阳的引力作用下，还受大行星的摄动影响，形成十分复杂的轨道运动，在天球上也呈现出多变的视轨迹，中国古代特称之为“月躔”。月球最主要的轨道变化为偏心率变化、轨道倾角变化、拱线运动、交点西移以及中心差。

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