Question

Observando diariamente a lua, satélite natural da terra, podemos notar que a sua porção iluminada varia. Esses diversos aspectos são denominados fases da lua. Explique por que isso acontece?

Answer 1

Porque a Lua gira ao redor da Terra, e em cada ponto desta rotação é iluminada pelo Sol de um ângulo diferente em relação a nós. A Lua completa um ciclo em cerca de 29,5 dias, que é o mesmo período do ciclo de fases lunares. 

Resposta complementar: 
Apesar do que podem fazer parecer as ilustrações, a Lua permanece visível mesmo quando está perto da Lua Nova. O plano em que ela gira ao redor da Terra faz um ângulo de aproximadamente 5º com a eclíptica, o plano em que a Terra gira ao redor do Sol. Mesmo se quando vistos de cima (isto é, verticalmente com relação à eclíptica), os três corpos parecem estar em linha, na verdade a Lua está uns 5º para baixo ou para cima do plano do papel. Isso você vê como aquele pedacinho de Lua durante o dia, que parece uma unha cortada. 

Resposta complementar da complementar: 
Na verdade, o ângulo que ela está para cima ou para baixo do papel na Lua Nova será sempre menor que 5º podendo ser até... zero, quando os três corpos estão na mesma linha e ocorre um eclipse!