正如伽利略期望的那样，作为宫廷教授，他可以集中精力进行他的写作和研究了。一到晚上，他就用新安装的望远镜继续观测天象，在茫茫的星空中寻找“新大陆”。
1610年9月末的一个晚上，伽利略得到另一惊人发现。这次他把望远镜瞄准金星，从望远镜望去，那圆圆的金星竟变成了一弯月牙儿！他简直不敢相信自己的眼睛，于是又定睛看了一会儿，的确如此。
伽利略抑制着自己的惊喜，没有立即向外界透露。为了进一步证实这个发现，他还需要时间。
那时学术界有一种流行的习惯，某人若有一项尚待证实的新发现，为了保留发现的优先权，可把他的新发现先用暗语发表，也就是把自己的发现的内容组成一句话，然后将句子中的字母打乱重排，变成另一句与发现的内容无关的话，借此“立此存照”。这样发现者可以争取时间进一步去证实自己的发现，等到确信无疑时，再正式公布。万一别人在这个时候也宣称同样的发现，他可以拿出早已公布的暗语来证明自己的优先权。
伽利略也采用了这一办法，为金星位相刊布的暗语：
Haec immature a me jam frustra leguntur，o，y。
（枉然，这些东西被我不成熟地收获了。）
显然，他人要想破译这35个字母组成的密码几乎是不可能的。
伽利略继续观察了许多个夜晚，发现金星的月牙渐渐地饱满起来，同时整个行星也逐渐变小。伽利略连续观察了3个月，发现当金星由亏变为全圆时，直径也变为最小。随后，圆形逐渐亏损，直径也随之增大。
伽利略兴奋极了。上述现象说明，金星与月亮一样也有位相变化。众所周知，月亮的明亮部分随着时间的变化呈现不同的形象，这是由于月亮、地球、太阳三个天体相对位置的变化所导致的。也就是说，当月亮绕地球旋转时，人们看到的月亮上的反射的太阳光，决定了月球位相。那么，金星的位相恰好也说明金星也是一个不发光的黑暗天体。它也是被太阳照亮的。
根据观测结果来看，月相与金星位相又有显著不同。月亮的直径并不随月相而变化，而金星的直径则随着其位相而改变。这是什么道理呢？伽利略经过认真思考，认为这是因为月球在一个近似正圆的轨道上绕地球运行，地球处在圆心，二者之间的距离没有多大变化。而金星的位相与月不相同，恰好说明金星是在地球和太阳之间的轨道上，围绕太阳运行的。当金星和地球接近时，我们看见它呈现大的弯月状。当金星被太阳照亮的半球全部对着地球时，它也距地球最远，因而它的形态呈正圆，体积却是最小。
经过一系列的观测研究，伽利略已有充分把握证实金星的位相。于是他揭晓了暗语的谜底：
Cynthiae figuias amulatur mater amorum
（爱神的母亲仿效迪雅娜的位相）
“爱神的母亲”即指金星，迪雅娜是月神。
金星位相的发现，为哥白尼学说提供了又一个有力的证据。它证实了哥白尼60多年前的预言：金星是绕太阳运行的。哥白尼在他的《天体运行论》中指出：如果我们的视力足够敏锐的话，我们就会看到，金星像月亮一样出现位相。现在伽利略更加坚信哥白尼学说是正确的，同时也为自己能够以新的发现为哥白尼学说提供有力证据而感到欣慰和自豪。
