Wetenschappers kunnen de fase van de maan voor elke dag van het jaar voorspellen door de werking van het aarde-maan-zon-systeem te begrijpen. De relatieve posities van deze hemellichamen bepalen de hoeveelheid zonlicht die door de maan wordt weerkaatst, wat resulteert in verschillende maanfasen. Door deze posities te berekenen met behulp van astronomische waarnemingen en wiskundige modellen, kunnen wetenschappers de fase van de maan voor een bepaalde datum en tijd nauwkeurig voorspellen. Factoren waarmee bij deze voorspellingen rekening wordt gehouden, zijn onder meer de baan van de maan rond de aarde, de baan van de aarde rond de zon en de hoek tussen de aarde, de maan en de zon. Met deze berekeningen kunnen astronomen maankalenders maken en langetermijnvoorspellingen doen over het uiterlijk van de maan.