A Lua orbita a Terra na direção progressiva e completa uma revolução relativa ao Equinócio Vernal e às estrelas em cerca de 27.32 dias (um mês tropical e um mês sideral) e uma revolução relativa ao Sol em cerca de 29.53 dias (um mês sinódico). A Terra e a Lua orbitam em torno de seu baricentro (centro de massa comum), que fica a cerca de 4.670 km do centro da Terra (cerca de 73% de seu raio), formando um sistema de satélites chamado Sistema Terra-Lua. Em média, a distância até a Lua é de cerca de 385.000 km do centro da Terra, o que corresponde a cerca de 60 raios da Terra ou 1.282 segundos-luz.

Com uma velocidade orbital média de 1.022 km/s, a Lua cobre uma distância aproximadamente de seu diâmetro, ou cerca de meio grau na esfera celeste, a cada hora. A Lua difere da maioria dos satélites de outros planetas porque sua órbita está próxima do plano eclíptico em vez do plano equatorial primário (neste caso, da Terra). O plano orbital da Lua é inclinado cerca de 5.1° em relação ao plano da eclíptica, enquanto o plano equatorial da Lua é inclinado apenas 1.5°.

Propriedades As propriedades da órbita descritas nesta seção são aproximações. A órbita da Lua em torno da Terra tem muitas variações (perturbações) devido à atração gravitacional do Sol e dos planetas, cujo estudo (teoria lunar) tem uma longa história.

Forma elíptica A órbita da Lua é uma elipse quase circular em torno da Terra (os semieixos maiores e semieixos semimenores são 384.400 km e 383.800 km, respectivamente: uma diferença de apenas 0.16%). A equação da elipse produz uma excentricidade de 0.0549 e distâncias de perigeu e apogeu de 362.600 km e 405.400 km, respectivamente (uma diferença de 12%).

Como os objetos mais próximos parecem maiores, o tamanho aparente da Lua muda à medida que ela se aproxima e se afasta de um observador na Terra. Um evento conhecido como "superlua" ocorre quando a Lua cheia está mais próxima da Terra (perigeu). O maior diâmetro aparente possível da Lua é o mesmo 12% maior (como distâncias de perigeu versus apogeu) do que o menor; a área aparente é 25% maior, assim como a quantidade de luz que ela reflete em direção à Terra.

A variação na distância orbital da Lua corresponde a mudanças em suas velocidades tangencial e angular, conforme declarado na segunda lei de Kepler. O movimento angular médio relativo a um observador imaginário no baricentro Terra-Lua é de 13.176° por dia a leste (época J2000.0).

Elongação O elongação da Lua é sua distância angular a leste do Sol em qualquer momento. Na Lua nova, é zero e diz-se que a Lua está em conjunção. Na Lua cheia, o elongação é de 180° e diz-se que está em oposição. Em ambos os casos, a Lua está em sizígia, ou seja, o Sol, a Lua e a Terra estão quase alinhados. Quando o elongação é de 90° ou 270°, diz-se que a Lua está em quadratura.

Precessão

thumb|Precessão apsidal, o eixo principal da órbita elíptica da Lua gira em uma revolução completa uma vez a cada 8.85 anos na mesma direção da própria rotação da Lua. Esta imagem olha para cima representando o polo sul geográfico da Terra e a forma elíptica da órbita da Lua (muito exagerada de sua forma quase circular para tornar a precessão evidente) está girando de órbitas brancas para cinzas

thumb|left|Perturbações da órbita da Lua da Terra A orientação da órbita não é fixa no espaço, mas gira ao longo do tempo. Essa precessão orbital é chamada de precessão apsidal e é a rotação da órbita da Lua dentro do plano orbital, ou seja, os eixos da elipse mudam de direção. O eixo principal da órbita lunar, o maior diâmetro da órbita, unindo seus pontos mais próximo e mais distante, o perigeu e o apogeu, respectivamente, faz uma revolução completa a cada 8.85 anos terrestres, ou 3.232,6054 dias, enquanto gira lentamente na mesma direção que a própria Lua (movimento direto), significando uma precessão de 360° para o leste. A precessão apsidal da Lua é distinta da precessão nodal de seu plano orbital e da precessão axial da própria Lua.

Inclinação thumb|Inclinação orbital a órbita da Lua é inclinada 5.14° em relação à eclíptica. Isso mostra a configuração específica no principal lunistice do norte. Nessas ocasiões, o polo norte da Terra está voltado para a Lua e a Lua está ao norte da eclíptica A inclinação média da órbita lunar em relação ao plano da eclíptica é de 5.145°. Considerações teóricas mostram que a atual inclinação em relação ao plano da eclíptica surgiu pela evolução das marés de uma órbita próxima da Terra anterior com uma inclinação relativamente constante em relação ao equador da Terra. Seria necessária uma inclinação desta órbita anterior de cerca de 10° em relação ao equador para produzir uma inclinação atual de 5° em relação à eclíptica. Pensa-se que originalmente a inclinação para o equador era próxima de zero, mas poderia ter aumentado para 10° através da influência de planetesimais passando perto da Lua enquanto caíam na Terra. Se isso não tivesse acontecido, a Lua estaria agora muito mais próxima da eclíptica e os eclipses seriam muito mais frequentes.

O eixo de rotação da Lua não é perpendicular ao seu plano orbital, então o equador lunar não está no plano de sua órbita, mas é inclinado a ele por um valor constante de 6.688° (esta é a obliquidade). Como foi descoberto por Jacques Cassini em 1722, o eixo rotacional da Lua precessa com a mesma taxa de seu plano orbital, mas está 180° fora de fase (veja as Leis de Cassini). Portanto, o ângulo entre a eclíptica e o equador lunar é sempre de 1.543°, embora o eixo de rotação da Lua não seja fixo em relação às estrelas. Isso também significa que quando a Lua está mais ao norte da eclíptica, o centro da parte que vemos é cerca de 6.7° ao sul do equador lunar e o polo sul é visível, enquanto que quando a Lua está mais ao sul da eclíptica, o centro da a parte visível está 6.7° ao norte do equador e o polo norte é visível. Isso é chamado de libração em latitude.

Nodos

Os nodos são pontos nos quais a órbita da Lua cruza a eclíptica. A Lua cruza o mesmo nodo a cada 27.2122 dias, intervalo chamado de mês draconiano ou mês draconítico. A linha dos nodos, a interseção entre os dois planos respectivos, tem um movimento retrógrado: para um observador na Terra, ela gira para o oeste ao longo da eclíptica com um período de 18.6 anos ou 19.3549° por ano. Quando vistos do norte celeste, os nodos movem-se no sentido horário ao redor da Terra, oposto ao próprio giro da Terra e sua revolução ao redor do Sol. Um Eclipse da Lua ou do Sol pode ocorrer quando os nodos se alinham com o Sol, aproximadamente a cada 173.3 dias. A inclinação da órbita lunar também determina os eclipses; as sombras se cruzam quando os nodos coincidem com a Lua cheia e nova quando o Sol, a Terra e a Lua se alinham em três dimensões.

Com efeito, isso significa que o "ano tropical" na Lua tem apenas 347 dias de duração. Isso é chamado de ano draconiano ou ano do eclipse. As "estações" na Lua se encaixam nesse período. Por cerca de metade deste ano draconiano, o Sol está ao norte do equador lunar (mas no máximo 1.543°) e, na outra metade, fica ao sul do equador lunar. Obviamente, o efeito dessas estações é menor em comparação com a diferença entre a noite lunar e o dia lunar. Nos polos lunares, em vez dos dias e noites lunares habituais de cerca de 15 dias terrestres, o Sol estará "acima" por 173 dias, pois estará "abaixo"; o nascer e o pôr do sol polar levam 18 dias por ano. "Acima" aqui significa que o centro do Sol está acima do horizonte.Calculado a partir do arco sen (0.25°/1.543°)/90° vezes 173 dias, pois o raio angular do Sol é de cerca de 0.25°. Nascer do sol e pôr do sol polares lunares ocorrem na época dos eclipses (solar ou lunar). Por exemplo, no eclipse solar de 9 de março de 2016, a Lua estava perto de seu nodo descendente e o Sol estava perto do ponto no céu onde o equador da Lua cruza a eclíptica. Quando o Sol atinge esse ponto, o centro do Sol se põe no polo norte lunar e nasce no polo sul lunar.

No eclipse solar de 1 de setembro de 2016, a Lua estava perto de seu nodo ascendente e o Sol estava perto do ponto no céu onde o equador da Lua cruza a eclíptica. Quando o Sol atinge esse ponto, o centro do Sol nasce no polo norte lunar e se põe no polo sul lunar.

Inclinação para o equador e paralisação lunar

A cada 18.6 anos, o ângulo entre a órbita da Lua e o equador da Terra atinge um máximo de 28°36′, a soma da inclinação equatorial da Terra (23°27′) e a inclinação orbital da Lua (5°09′) em relação à eclíptica. Isso é chamado de maior paralisação lunar. Nessa época, a declinação da Lua variará de −28°36′ a +28°36′. Por outro lado, 9.3 anos depois, o ângulo entre a órbita da Lua e o equador da Terra atinge seu mínimo de 18°20′. Isso é chamado de menor paralisação lunar. A última paralisação lunar foi uma pequena paralisação em outubro de 2015. Naquela época, o nodo descendente estava alinhado com o equinócio (o ponto no céu com ascensão reta zero e declinação zero). Os nodos estão se movendo para o oeste em cerca de 19° por ano. O Sol cruza um determinado nó cerca de 20 dias antes de cada ano.

Quando a inclinação da órbita da Lua em relação ao equador da Terra estiver no mínimo de 18°20', o centro do disco da Lua estará acima do horizonte todos os dias a partir de latitudes inferiores a 70°43' (90° − 18°20' – 57' paralaxe) norte ou sul. Quando a inclinação está no máximo de 28°36', o centro do disco da Lua estará acima do horizonte todos os dias apenas de latitudes inferiores a 60°27' (90° − 28°36' – 57' paralaxe) norte ou sul.

Em latitudes mais altas, haverá um período de pelo menos um dia por mês em que a Lua não nasce, mas também haverá um período de pelo menos um dia em cada mês em que a Lua não se põe. Isso é semelhante ao comportamento sazonal do Sol, mas com um período de 27.2 dias em vez de 365 dias. Observe que um ponto na Lua pode realmente ser visível quando está a cerca de 34 minutos de arco abaixo do horizonte, devido à refração atmosférica.

Devido à inclinação da órbita da Lua em relação ao equador da Terra, a Lua fica acima do horizonte nos polos Norte e Sul por quase duas semanas a cada mês, embora o Sol fique abaixo do horizonte por seis meses de cada vez. O período do nascer da lua ao nascer da lua nos polos é um mês tropical, cerca de 27.3 dias, bem próximo ao período sideral. Quando o Sol está mais abaixo do horizonte (solstício de inverno), a Lua estará cheia quando estiver em seu ponto mais alto. Quando a Lua estiver em Gemini estará acima do horizonte no Polo Norte, e quando estiver em Sagittarius estará no Polo Sul.

A luz da Lua é usada pelo zooplânctons no Ártico quando o Sol está abaixo do horizonte por meses e deve ter sido útil para os animais que viviam nas regiões árticas e antárticas quando o clima era mais quente.

Modelo em escala

Histórico de observações e medições thumb|right|150px|A trajetória aparente da Lua no céu vista da Terra todas as noites é como uma ampla elipse, embora o caminho dependa da época do ano e da latitude