vignette|redresse=1.3|La Lune près de l'horizon.
L’illusion lunaire est une illusion d’optique lors de laquelle la Lune parait plus grosse près de l’horizon que lorsqu’elle se trouve haut dans le ciel, bien qu’aucune raison physique ou astronomique n’en soit la cause. Cette illusion existe également pour le Soleil et les constellations.
La cause de ce phénomène est psychologique mais, bien que connu depuis les temps anciens, n’est toujours pas complètement élucidée.
La taille d'un objet visualisé peut être mesurée objectivement comme une taille angulaire (l'angle visuel qu'il sous-tend à l'œil, correspondant à la proportion du champ visuel qu'il occupe) ou comme une taille physique (sa taille réelle mesurée).
La taille physique perçue est liée à la perception visuelle mais aussi à la mémoire. En effet si deux objets familiers identiques sont placés respectivement à des distances de cinq et dix mètres, l'objet le plus éloigné sous-tend approximativement la moitié de l'angle visuel de l'objet le plus proche, mais il est normalement perçu comme étant de la même taille.
Par conséquent la question est de savoir si la Lune semble plus grande à l'horizon parce que sa taille angulaire est plus grande, ou parce que sa taille physique perçue semble plus grande, ou une combinaison des deux. Il n'y a actuellement aucun consensus sur ce point. Les recherches les plus récentes sur l'illusion lunaire ont été menées par des psychologues spécialisés dans la perception humaine. Le livre de 1989 The Moon Illusion, édité par Hershenson, propose environ 24 chapitres écrits par divers chercheurs en illusion aboutissant à des conclusions différentes. Après avoir examiné les nombreuses explications différentes dans leur livre Le mystère de l'illusion lunaire, Ross et Plug concluent "Aucune théorie n'a émergé victorieuse". Ils soutiennent que la taille de l'illusion est variable, mais qu'il s'agit généralement d'une augmentation apparente du diamètre d'environ 50 pour cent.
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La réfraction atmosphérique est un phénomène optique qui consiste en une trajectoire non rectiligne de la lumière à la traversée de l'atmosphère et qui est dû à la variation de la densité de l'air avec l'altitude. Pour les objets immergés dans l'atmosphère, le phénomène prend le nom de réfraction terrestre et conduit aux mirages ainsi qu'à des effets de miroitement et d'ondulation pour les objets lointains.
vignette|La super lune du 14 novembre 2016 se trouvait à du centre de la Terre, l'occurrence la plus proche depuis 1948. Elle ne sera pas encore plus proche avant 2034 . Une super lune désigne une pleine ou nouvelle lune qui coïncide avec une distance minimale du satellite à la Terre. Le syntagme super lune n'est pas un terme d'astronomie, mais plutôt une expression usuelle employée hors des cercles spécialisés pour désigner certains phénomènes astronomiques de périgée-syzygie.
vignette|redresse=1.62|Schéma du système Terre - Lune. Echelle de distance non respectée. L’orbite de la Lune autour de la Terre est effectuée en environ . La Lune la décrit à environ du centre de la Terre en moyenne, à la vitesse moyenne de . Elle diffère de la plupart des satellites naturels des autres planètes par son orbite plus proche du plan de l'écliptique que de l'équateur terrestre. Bien que globalement elliptique, l'orbite de la Lune présente de nombreuses irrégularités (connues sous le nom de perturbations), dont l'étude possède une très longue histoire.