廣義的“紅月亮”隨時都可能發(fā)生，在平時月亮很低、在地平線附近的時候，它所反射的太陽光受到地球大氣層的影響就可能產(chǎn)生“紅月亮”。
狹義的“紅月亮”是發(fā)生月全食時產(chǎn)生的一種天文現(xiàn)象。月亮全部進入地球本影就會發(fā)生月全食，和日全食時天空一片漆黑不同，此時從地球上看去，月亮并不是從空中消失，而會呈現(xiàn)難得一見的古銅色，被俗稱為“紅月亮”。
月全食時“紅月亮”的形成主要是因為照射到月面上的暗紅色太陽光。
如果地球沒有大氣層，我們看到的就是一個“黑月亮”，換句話說，看不到月亮。但是地球的大氣層成為一個折射體，讓“擦肩而過”的太陽光方向發(fā)生了偏折，這部分陽光投向原本的“黑月亮”，于是月亮變得漂亮和夢幻了許多。
當陽光從地球側面的大氣中穿行時，先從空間進入大氣層，然后，又由大氣層進入空間，期間產(chǎn)生了兩次折射，如同光線透過凸透鏡的原理，向地心方向偏折的聚合光線照到月亮上去了。
太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各種顏色的光線混合成的。當太陽光經(jīng)過地球上的大氣層被折射到地球背后影子里去的時候，它們都受到大氣層中極其微小的大氣分子的散射和吸收。 黃、綠、藍、靛、紫等色的光波比較短，在大氣中受到的散射影響比較大，它們大部分都向四面八方散射掉了；紅色的光線波長比較長，受到散射的影響不大，可以通過大氣層穿透出去，折射到地球影子后面的月亮上。
由于波長較長的紅光不容易被地球大氣層散射，因此月全食期間的月亮也就變成了紅銅色。所以，在月全食時，公眾看到的月亮是暗紅色的，即所謂的“紅月亮”。
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2011年6月，中科院紫金山天文臺的預報，2011年6月16日凌晨中國將發(fā)生月全食，屆時公眾可以欣賞到一輪“紅月亮”。
2011年12月10日晚，中國迎來了10年來觀測條件最好的月全食，幾乎全境都可欣賞“紅月亮”。據(jù)天文臺預測，月全食全程從20時45分開始，到0時18分結束，持續(xù)近6個小時。從22時06分至22時57分的全食階段是“紅月亮”現(xiàn)身時段。
