Los eclipses de Luna son producidos por la interposición de la Tierra entre el Sol y la Luna, es decir, cuando la sombra de la Tierra cae sobre la Luna, y ocurre necesariamente en el momento de una Luna Llena (Sol y Luna en oposición, es decir, diametralmente opuestos en el cielo con respecto a la Tierra, es decir en un eclipse de Luna se requiere la alineación Sol, Tierra y Luna.

Si un cuerpo opaco de forma esférica se sitúa ante un foco luminoso también esférico, el límite de la sombra será la superficie cónica tangente a los dos cuerpos y aparecerán zonas de sombra y zonas de penumbra. La Tierra hace que los rayos solares no pasen en un cono llamando umbra o sombra y en otra región del espacio deja pasar parte de los rayos solares, llamada penumbra. El anillo de la penumbra tiene sensiblemente el mismo ancho que la Luna y el diámetro de la sombra es casi el triple.

En el caso de un eclipse de Luna, el Sol es la fuente luminosa y la Tierra es el cuerpo opaco. Para que la Luna entre en el cono de la sombra es preciso que la Luna esté en oposición y en Luna Llena o plenilunio. Si la Luna entra entera en el cono de sombra se producirá un eclipse total de Luna, si sólo entra una parte, se producirá un eclipse parcial de Luna.

Si el plano de la órbita lunar coincidiese con la Eclíptica, en cada oposición o plenilunio, habría un eclipse de Luna. Pero hay que recordar que el plano de la órbita lunar está inclinado 5º 8' respecto de la Eclíptica y, por tanto el cono de sombra pasará unas veces por debajo y otras por encima de la Luna, luego no habrá eclipse de Luna. Cuando haya una oposición y la Luna se encuentre en el nodo (momento en que la latitud de la Luna vale cero) o próximo al mismo, entonces habrá un eclipse de Luna.

Parámetros geométricos de un eclipse de luna

El eclipse lunar lo pueden ver todos los observadores que vean a este objeto sobre su horizonte. Los tintes cobrizos que se observan en un eclipse total de Luna se deben a la refracción de los rayos solares en la atmósfera terrestre, proyectando sobre la Luna matices comparables a los de una puesta de Sol. La iluminación de la Luna durante un eclipse depende de nuestra atmósfera: el polvo, las cenizas volcánicas en suspensión en el aire oscurecen el eclipse.

El borde de la Luna se oscurece, primero de manera poco apreciable, posteriormente es más perceptible. Después de una hora la Luna ha entrado totalmente en la penumbra de la Tierra y ha perdido brillo. Aparece una escotadura negra que muerde el borde este, es la entrada en la sombra terrestre. La escotadura aumenta progresivamente y en una hora ya ha envuelto a la totalidad del disco lunar.

Al principio, la sombra es de color gris azulado y a medida que envuelve al disco lunar se torna rojiza. A partir del eclipse total domina el rojo, pero la tonalidad varía en el curso del fenómeno.