ข้างขึ้นข้างแรม (The Moon’s Phases) เกิดขึ้นเนื่องจากดวงจันทร์มีรูปร่างเป็นทรงกลม ไม่มีแสงในตัวเอง ด้านสว่างได้รับแสงจากดวงอาทิตย์ แต่ด้านตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ถูกบังด้วยเงาของตัวเอง ดวงจันทร์โคจรรอบโลก ทำให้มุมระหว่างดวงอาทิตย์-ดวงจันทร์-โลก เปลี่ยน เปลี่ยนแปลงไปวันละ 12 องศา  เมื่อมองดูดวงจันทร์จากโลก เราจึงมองเห็นเสี้ยวของดวงจันทร์มีขนาดเปลี่ยนไปเป็นวงรอบดังภาพที่ 1 ใช้ประมาณ 30 วัน 

ภาพที่ 1 การเกิดข้างขึ้นข้างแรม

          คนไทยแบ่งเดือนทางจันทรคติ (Lunar month) ออกเป็น 30 วัน คือ วันขึ้น 1 ค่ำ - วันขึ้น 15 ค่ำ และ วันแรม 1 ค่ำ - วันแรม 15 ค่ำ โดยถือให้วันขึ้น 15 ค่ำ (ดวงจันทร์สว่างเต็มดวง), วันแรม 15 ค่ำ (ดวงจันทร์มืดทั้งดวง), วันแรม 8 ค่ำ และวันขึ้น 8 ค่ำ (ดวงจันทร์สว่างครึ่งดวง) เป็นวันพระ
          วันแรม 15 ค่ำ (New Moon): เมื่อดวงจันทร์อยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์หันด้านเงามืดเข้าหาโลก ตำแหน่งปรากฏของดวงจันทร์อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ แสงสว่างของดวงอาทิตย์ ทำให้เราไม่สามารถมองเห็นดวงจันทร์ได้เลย 

          วันขึ้น 8 ค่ำ (First Quarter): เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนมาอยู่ในตำแหน่งมุมฉากระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ทำให้เรามองเห็นด้านสว่างและด้านมืดของดวงจันทร์มีขนาดเท่ากัน
          วันขึ้น 15 ค่ำ หรือ วันเพ็ญ (Full Moon): ดวงจันทร์โคจรมาอยู่ด้านตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์หันด้านที่ได้รับแสงอาทิตย์เข้าหาโลก ทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์เต็มดวง
          วันแรม 8 ค่ำ (Third Quarter): ดวงจันทร์โคจรมาอยู่ในตำแหน่งมุมฉากระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ทำให้เรามองเห็นด้านสว่างและด้านมืดของดวงจันทร์มีขนาดเท่ากัน

ภาพที่ 2 กระต่ายบนดวงจันทร์

วิธีสังเกตข้างขึ้นข้างแรม 

           คนโบราณมองเห็นพื้นที่สีคล้ำซึ่งเต็มไปด้วยหลุมอุกาบาตบนดวงจันทร์เป็นรูปกระต่าย ดังภาพที่ 2 เราสามารถใช้รูปกระต่ายบนดวงจันทร์ช่วยสังเกตข้างขึ้นข้างแรมได้ดังนี้ 

• วันขึ้น 15 ค่่ำ (Full Moon): ดวงจันทร์อยู่ทางด้านตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ เราจะมองเห็นดวงจันทร์เต็มดวง ขึ้นที่ขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกเวลาประมาณ 6 โมงเย็น 
• ข้างแรม (Waning Moon): เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบโลก 1 รอบใช้เวลา 29.5 วัน ทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์ขึ้นช้าวันละ 50 นาที หรือประมาณ 12 องศา   เราจึงมองเห็นดวงจันทร์ตอนเย็นก่อนดวงอาทิตย์ตก  และเห็นหัวกระต่าย  เสี้ยวของดวงจันทร์บางขึ้นจนกระทั่งมืดหมดทั้งดวงในวันแรม 15 ค่ำ 
• วันแรม 15 ค่ำ (New Moon): ดวงจันทร์อยู่ระหว่างดวงอาทิตย์กับโลก เราจึงมองเห็นแต่เงามืดของดวงจันทร์​ ดวงจันทร์จะขึ้นและตกพร้อมๆ กับดวงอาทิตย์
• ข้างขึ้น (Waxing Moon): เราจะมองเห็นดวงจันทร์ตอนรุ่งเช้าก่อนดวงอาทิตย์ขึ้น และไม่เห็นหัวกระต่าย เสี้ยวของดวงจันทร์จะหนาขึ้นจนกระทั่งสว่างเต็มดวงในวันขึ้น 15 ค่ำ 

หมายเหตุ: 

• ความเป็นจริงดวงจันทร์โคจรรอบโลก 1 รอบ ใช้เวลา 29.5 วัน ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ในวันขึ้น 15 ค่ำ ในบางเดือน ดวงจันทร์ไม่สว่างเต็มดวง 100% 
• ในช่วงเวลาที่ดวงจันทร์ปรากฏเป็นเสี้ยวบาง แต่เราสามารถมองเห็นด้านมืดของดวงจันทร์ได้ดังภาพที่ 3 เนื่องจากแสงอาทิตย์ส่องกระทบพื้นผิวโลกแล้วสะท้อนไปยังดวงจันทร์ เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “แสงโลก” (Earth shine)

ภาพที่ 3 Earth shine

http://www.lesa.biz/astronomy/astro-events/moon-phases