Одним з найцікавіших видів астрономічних явищ, пов'язаних з Місяцем, є затемнення.
Затемнення бувають сонячними і місячними: в першому випадку, Місяць загороджує собою Сонце, а в другому - земна тінь приховує Місяць. Затемнення трапляються в ті моменти, коли Сонце, Земля і Місяць Ви страіваются в одну лінії в своєму русі. Неважко здогадатися, що це буває або в повний місяць, або в молодика.
Місячні затемнення відбувалися б кожен раз в повний місяць, а сонячні - в молодика, якби не одна особливість руху Місяця. Площина її орбіти нахилена до площини околосолнечной орбіти Землі під невеликим кутом в 5 °. Уже цього досить, щоб в молодика Місяць проходив трохи Ви ше або нижче Сонця, а в повний місяць земна тінь не потрапляла на місячний диск. Тільки тоді, коли повний місяць або молодик припадає на моменти перетину Місяцем площини земної орбіти, тобто коли дійсно все три тіла, які беруть участь в явищі, шикуються в лінію, відбуваються затемнення. Наприклад, в ситуації, зображеної на малюнку, затемнення не відбудеться.
Точки перетину місячної орбіти з площиною орбіти Землі чи не лежать на одній лінії з Сонцем (ці дві точки орбіти називаються вузлами). На додаток до всього описаного, орієнтація орбіти нашого супутника непостійна, як Місяць. Площина повертається або, як кажуть, прецессирует. В результаті, ще в давнину був Ви явив далеко не очевидний часовий проміжок, через який послідовність всіх затемнень повторюється.
Цей часовий інтервал називають саросом. Тривалість Сарос 18 з невеликим років (6585,32 діб). Знаючи про це, ми можемо сказати, що через сарос можна очікувати спостерігається, скажімо, сьогодні повне сонячне затемнення, але ми не можемо, знаючи лише про сарос, стверджувати, що воно буде повним, а також не в силах передбачити, де на Землі його можна буде побачити. Протягом Сарос відбувається 43 сонячних і 28 місячних затемнень. В наш час, знання людини про затемнення значно перевершують досвідченість древніх. Затемнення і умови їх протікання вираховуються з високою точністю на багато років вперед.
Земна тінь поблизу Місяця має більший, ніж у Місяця, кутовий розмір, тому перетин Луною цієї тіні може тривати десятки хвилин. Спочатку Місяця зліва стосується ледь видима півтінь Землі (для спостерігача на Місяці, що стоїть в півтіні, Сонце частково загороджений Землею). Перетин Місяцем півтіні триває близько години, після чого, Місяця стосується тінь (для того ж спостерігача на Місяці, в тіні, Сонце загороджений Землею повністю). Через хвилин 30 Місяць повністю входить у тінь, набуваючи темно-червоний, бордовий колір, викликаний тим, що Промені сонця, заломлюючись в земній атмосфері, висвітлюють-таки Місяць в тіні Землі. Як відомо, найкраще розсіюються сині промені, а червоні промені, поламав, доходять до місячного диска. Повне затемнення Місяця може тривати більше години. Різні етапи затемнення ще називають фазами затемнення, наприклад, "фаза напівтіньового затемнення" і т. П.
Іноді, коли лінія Сонце-Земля-Місяць занадто далека від ідеалу, фаза повного затемнення взагалі може не настати, при більшому відхиленні від цієї ідеальності, тінь Землі може пройти навіть мимо, і буде спостерігатися лише покриття Місяця півтінню. Залежно від розташування трьох небесних тіл, тривалість тієї чи іншої фази може змінюватися. З тих же причин різної буває яскравість диска Місяця під час настання фази повного затемнення. Трапляється, що Місяця не видно зовсім, і навпаки, зареєстровані випадки, коли сторонні спостерігачі не вірили, що має місце затемнення: так яскрава була Місяць.