月球俗稱月亮，也稱太陰。在太陽系中是地球唯一的天然衛(wèi)星。月球是最明顯的天然衛(wèi)星的例子。在太陽系里，除水星和金星外，其他行星都是天然衛(wèi)星。月球的年齡大約有46億年。月球有殼、幔、核等分層結(jié)構(gòu)。最外層的月殼平均厚度約為60-65公里。月殼下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分體積。月幔下面是月核，月核的溫度約為1000度，很可能是熔融狀態(tài)的。月球直徑約3476公里，是地球的3/11。體積只有地球的1/49，質(zhì)量約7350億億噸，相當(dāng)于地球質(zhì)量的1/81，月面的重力差不多相當(dāng)于地球重力的1/6。
月球表面有陰暗的部分和明亮的區(qū)域。早期的天文學(xué)家在觀察月球時(shí)，以為發(fā)暗的地區(qū)都有海水覆蓋，因此把它們稱為“海 ”。著名的有云海、濕海、靜海等。而明亮的部分是山脈，那里層巒疊嶂，山脈縱橫，到處都是星羅棋布的環(huán)形山。位于南極附近的貝利環(huán)形山直徑295公里，可以把整個(gè)海南島裝進(jìn)去。最深的山是牛頓環(huán)形山，深達(dá)8788米。除了環(huán)形山，月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現(xiàn)，別有一番風(fēng)光。
月球的正面永遠(yuǎn)向著地球。另外一面，除了在月面邊沿附近的區(qū)域因天秤動(dòng)而中間可見以外，月球的背面絕大部分不能從地球看見。在沒有探測器的年代，月球的背面一直是個(gè)未知的世界。月球背面的一大特色是幾乎沒有月海這種較暗的月面特征。而當(dāng)人造探測器運(yùn)行至月球背面時(shí)，它將無法與地球直接通訊。
月球約一個(gè)農(nóng)歷月繞地球運(yùn)行一周，而每小時(shí)相對背景星空移動(dòng)半度，即與月面的視直徑相若。與其他衛(wèi)星不同，月球的軌道平面較接近黃道面，而不是在地球的赤道面附近。
相對于背景星空，月球圍繞地球運(yùn)行(月球公轉(zhuǎn))一周所需時(shí)間稱為一個(gè)恒星月；而新月與下一個(gè)新月（或兩個(gè)相同月相之間）所需的時(shí)間稱為一個(gè)朔望月。朔望月較恒星月長是因?yàn)榈厍蛟谠虑蜻\(yùn)行期間，本身也在繞日的軌道上前進(jìn)了一段距離。
因?yàn)樵虑虻淖赞D(zhuǎn)周期和它的公轉(zhuǎn)周期是完全一樣的，地球上只能看見月球永遠(yuǎn)用同一面向著地球。自月球形成早期，地球便一直受到一個(gè)力矩的影響引致自轉(zhuǎn)速度減慢，這個(gè)過程稱為潮汐鎖定。亦因此，部分地球自轉(zhuǎn)的角動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)樵虑蚶@地公轉(zhuǎn)的角動(dòng)量，其結(jié)果是月球以每年約38毫米的速度遠(yuǎn)離地球。同時(shí)地球的自轉(zhuǎn)越來越慢，一天的長度每年變長15微秒。
月球?qū)Φ厍蛩┑囊κ浅毕F(xiàn)象的起因之一。月球圍繞地球的軌道為同步軌道，所謂的同步自轉(zhuǎn)并非嚴(yán)格。由于月球軌道為橢圓形，當(dāng)月球處于近日點(diǎn)時(shí)，它的自轉(zhuǎn)速度便追不上公轉(zhuǎn)速度，因此我們可見月面東部達(dá)東經(jīng)98度的地區(qū)，相反，當(dāng)月處于遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，自轉(zhuǎn)速度比公轉(zhuǎn)速度快，因此我們可見月面西部達(dá)西經(jīng)98度的地區(qū)。這種現(xiàn)象稱為經(jīng)天秤動(dòng)。
嚴(yán)格來說，地球與月球圍繞共同質(zhì)心運(yùn)轉(zhuǎn)，共同質(zhì)心距地心4700千米（即地球半徑的2/3處）。由于共同質(zhì)心在地球表面以下，地球圍繞共同質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)好像是在“晃動(dòng)”一般。從地球北極上空觀看，地球和月球均以迎時(shí)針方向自轉(zhuǎn)；而且月球也是以迎時(shí)針繞地運(yùn)行；甚至地球也是以迎時(shí)針繞日公轉(zhuǎn)的。
很多人不明白為甚么月球軌道傾角和月球自轉(zhuǎn)軸傾角的數(shù)值會(huì)有這么大的變化。其實(shí)，軌道傾角是相對于中心天體（即地球）而言的，而自轉(zhuǎn)軸傾角則相對于衛(wèi)星。
月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公轉(zhuǎn)軌道平面）保持著5.145 396°的夾角，而月球自轉(zhuǎn)軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因?yàn)榈厍虿⒎峭昝狼蛐�，而是在赤道較為隆起，因此白道面在不斷進(jìn)動(dòng)（即與黃道的交點(diǎn)在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期間，白道面相對于地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜于黃道面）的夾角會(huì)由28.60°（即23.45° 5.15°） 至18.30°（即23.45°- 5.15°）之間變化。同樣地，月球自轉(zhuǎn)軸與白道面的夾角亦會(huì)介乎6.69°（即5.15° 1.54°）及3.60°（即5.15° - 1.54°）。月球軌道這些變化又會(huì)反過來影響地球自轉(zhuǎn)軸的傾角，使它出現(xiàn)±0.002 56°的擺動(dòng)，稱為章動(dòng)。
白道面與黃道面的兩個(gè)交點(diǎn)稱為月交點(diǎn)－－其中升交點(diǎn)（北點(diǎn)）指月球通過該點(diǎn)往黃道面以北；降交點(diǎn)（南點(diǎn)）則指月球通過該點(diǎn)往黃道以南。當(dāng)新月剛好在月交點(diǎn)上時(shí)，便會(huì)發(fā)生日食；而當(dāng)滿月剛好在月交點(diǎn)上時(shí)，便會(huì)發(fā)生月食。
月球背面的結(jié)構(gòu)和正面差異較大。月海所占面積較少，而環(huán)形山則較多。地形凹凸不平，起伏懸殊最長和最短的月球半徑都位于背面，有的地方比月球平均半徑長4公里，有的地方則短5公里（如范德格拉夫洼地）。背面未發(fā)現(xiàn)“質(zhì)量瘤”。背面的月殼比正面厚，最厚處達(dá)150公里，而正面月殼厚度只有60公里左右。
月球本身并不發(fā)光，只反射太陽光。月球亮度隨日、月間角距離和地、月間距離的改變而變化。平均亮度為太陽亮度的1/465000，亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時(shí)亮度平均為 -12.7等（見）。它給大地的照度平均為0.22勒克斯，相當(dāng)于100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個(gè)良好的反光體，它的平均反照率只有7％，其余93％均被月球吸收。月海的反照率更低，約為 6％。月面高地和環(huán)形山的反照率為17％，看上去山地比月海明亮。月球的亮度隨而變化，下表[]以滿月亮度為100，列出不同月齡時(shí)的亮度值。從中可以看出，滿月時(shí)的亮度比上下弦要大十多倍。
由于月球上沒有大氣，再加上月面物質(zhì)的熱容量和導(dǎo)熱率又很低，因而月球表面晝夜的溫差很大。白天，在陽光垂直照射的地方溫度高達(dá) 127℃；夜晚，溫度可降低到-183℃。這些數(shù)值，只表示月球表面的溫度。用射電觀測可以測定月面土壤中的溫度，這種測量表明，月面土壤中較深處的溫度很少變化，這正是由于月面物質(zhì)導(dǎo)熱率低造成的。
從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結(jié)構(gòu)。最外層的月殼厚60～65公里。月殼下面到1,000公里深度是月幔，占了月球大部分體積。月幔下面是月核。月核的溫度約1,000℃，很可能是熔融的，據(jù)推測大概是由Fe-Ni-S和榴輝巖物質(zhì)構(gòu)成。
月球的數(shù)據(jù)資料
平均軌道半徑 384,400千米
軌道偏心率 0.0549
近地點(diǎn)距離 363,300千米
遠(yuǎn)地點(diǎn)距離 405,500千米
平均公轉(zhuǎn)周期 27天7小時(shí)43分11.559秒
平均公轉(zhuǎn)速度 1.023千米/秒
軌道傾角 在28.58°與18.28°之間變化(與黃道面的交角為5.145°)
升交點(diǎn)赤經(jīng) 125.08°
近地點(diǎn)輻角 318.15°
默冬章 (repeat phase/day) 19 年
平均月地距離 ~384 400 千米
交點(diǎn)退行周期 18.61 年
近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)周期 8.85 年
食年 346.6 天
沙羅周期 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天
軌道與黃道的平均傾角 5°9'
月球赤道與黃道的平均傾角 1°32'
赤道直徑 3,476.2 千米
兩極直徑 3,472.0 千米
扁率 0.0012
表面面積 3.976×10^7平方千米
體積 2.199×10^10 立方千米
質(zhì)量 7.349×10^22 千克
平均密度 水的3.350倍
赤道重力加速度 1.62 m/s2 (地球的1/6)
逃逸速度 2.38千米/秒
自轉(zhuǎn)周期 27天7小時(shí)43分11.559秒（同步自轉(zhuǎn)）
自轉(zhuǎn)速度 16.655 米/秒（于赤道）
自轉(zhuǎn)軸傾角 在3.60°與6.69°之間變化 (與黃道的交角為1.5424°)
反照率 0.12
滿月時(shí)視星等 -12.74
表面溫度(t) -233~123℃ （平均-23℃）
大氣壓 1.3×10-10 千帕
月球周期
名稱 Value (d) 定義
恒星月 27.321 661 相對于背景恒星
朔望月 29.530 588 相對于太陽（月相）
分點(diǎn)月 27.321 582 相對于春分點(diǎn)
近點(diǎn)月 27.554 550 相對于近地點(diǎn)
交點(diǎn)月 27.212 220 相對于升交點(diǎn)
月球運(yùn)動(dòng)
月球是是距離地球最近的天體，它與地球的平均距離約為384401千米。它的平均直徑約為3476千米，比地球直徑的1/4稍大些。月球的表面積有3800萬千米，還不如我們亞洲的面積大。月球的質(zhì)量約7350億億噸，相當(dāng)于地球質(zhì)量的1/81，月面重力則差不多相當(dāng)于地球重力的1/6。
月球的軌道運(yùn)動(dòng)
月球以橢圓軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)軌道平面在天球上截得的大圓稱“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黃道面，而且空間位置不斷變化。周期173日。月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的平均傾角為5°09′。
月球的自轉(zhuǎn)
月球在繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行自轉(zhuǎn)，周期27.32166日，正好是一個(gè)恒星月，所以我們看不見月球背面。這種現(xiàn)象我們稱“同步自轉(zhuǎn)”，幾乎是衛(wèi)星世界的普遍規(guī)律。一般認(rèn)為是行星對衛(wèi)星長期潮汐作用的結(jié)果。天平動(dòng)是一個(gè)很奇妙的現(xiàn)象，它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因：
1、在橢圓軌道的不同部分，自轉(zhuǎn)速度與公轉(zhuǎn)角速度不匹配。
2、白道與赤道的交角。
天秤動(dòng)
由于月球軌道為橢圓形，當(dāng)月球處于近日點(diǎn)時(shí)，它的自轉(zhuǎn)速度便追不上公轉(zhuǎn)速度，因此我們可見月面東部達(dá)東經(jīng)98度的地區(qū)，相反，當(dāng)月處于遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，自轉(zhuǎn)速度比公轉(zhuǎn)速度快，因此我們可見月面西部達(dá)西經(jīng)98度的地區(qū)。這種現(xiàn)象稱為天秤動(dòng)。又由于月球軌道傾斜于地球赤道，因此月球在星空中移動(dòng)時(shí)，極區(qū)會(huì)作約7度的晃動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為天秤動(dòng)。再者，由于月球距離地球只有60地球半徑之遙，若觀測者從月出觀測至月落，觀測點(diǎn)便有了一個(gè)地球直徑的位移，可多見月面經(jīng)度1度的地區(qū)。這種現(xiàn)象稱為天秤動(dòng)。
月食
月食是一種特殊的天文現(xiàn)象，指當(dāng)月球運(yùn)行至地球的陰影部分時(shí)，太陽，月球，地球，行成一條直線，太陽光被月球遮住，所以每當(dāng)農(nóng)歷15日前后可能就會(huì)出現(xiàn)月食。
也就是說，此時(shí)的太陽、地球、月球恰好 (或幾乎) 在同一條直線，因此從太陽照射到月球的光線，會(huì)被地球所掩蓋。
以地球而言，當(dāng)月食發(fā)生的時(shí)候，太陽和月球的方向會(huì)相差 180 度，所以月食必定發(fā)生在“望”(即農(nóng)歷15日前后)。要注意的是，由于太陽和月球在天空的軌道 (稱為黃道和白道) 并不在同一個(gè)平面上，而是有約 5 度的交角，所以只有太陽和月球分別位于黃道和白道的兩個(gè)交點(diǎn)附近，才有機(jī)會(huì)連成一條直線，產(chǎn)生月食。
月食分類
月食可分為月偏食、月全食及半影月食三種。當(dāng)月球只有部分進(jìn)入地球的本影時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)月偏食；而當(dāng)整個(gè)月球進(jìn)入地球的本影之時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)月全食。至于半影月食，是指月球只是掠過地球的半影區(qū)，造成月面亮度極輕微的減弱，很難用肉眼看出差別，因此不為人們所注意。
地球的直徑大約是月球的4倍，在月球軌道處，地球的本影的直徑仍相當(dāng)于月球的2.5倍。所以當(dāng)?shù)厍蚝驮铝恋闹行拇笾略谕粭l直線上，月亮就會(huì)完全進(jìn)入地球的本影，而產(chǎn)生月全食。而如果月球始終只有部分為地球本影遮住時(shí)，即只有部分月亮進(jìn)入地球的本影，就發(fā)生月偏食。月球上并不會(huì)出現(xiàn)月環(huán)食。因?yàn)�，月球的體積比地球小的多。
太陽的直徑比地球的直徑大得多，地球的影子可以分為本影和半影。如果月球進(jìn)入半影區(qū)域，太陽的光也可以被遮掩掉一些，這種現(xiàn)象在天文上稱為半影月食。由于在半影區(qū)陽光仍十分強(qiáng)烈，月面的光度只是極輕微減弱，多數(shù)情況下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情況下，由于較不易為人發(fā)現(xiàn)，故不稱為月食，所以月食只有月全食和月偏食兩種。
另外由于地球的本影比月球大得多，這也意味著在發(fā)生月全食時(shí)，月球會(huì)完全進(jìn)入地球的本影區(qū)內(nèi)，所以不會(huì)出現(xiàn)月環(huán)蝕這種現(xiàn)象。
每年發(fā)生月食數(shù)一般為2次，最多發(fā)生3次，有時(shí)一次也不發(fā)生。因?yàn)樵谝话闱闆r下，月亮不是從地球本影的上方通過，就是在下方離去，很少穿過或部分通過地球本影，所以一般情況下就不會(huì)發(fā)生月食。
據(jù)觀測資料統(tǒng)計(jì)，每世紀(jì)中半影月食，月偏食、月全食所發(fā)生的百分比約為36.60％，34.46％和28.94％。
月球的構(gòu)造
據(jù)猜想，月球可能是空心的。月球是冰行星，在與地球擦過時(shí)被地球吸引力，有了軌道。在探測月球時(shí)，發(fā)現(xiàn)月球表面有一部分是重金屬，那一部分的密度比地球大（所以月球只以一面對著地球），然而行星的核是重金屬組成的。剛才提到月球是冰行星，在被地球吸引時(shí)，表面開裂，水傾斜而出，導(dǎo)致地球的“諾亞洪水”，后來月核填補(bǔ)了此開裂，月球從此無核。再有，月球的平均密度比地球小，說明月球內(nèi)部有大量空氣存在。但這一理論有待深入考察。
月球地形
環(huán)形山
環(huán)形山這個(gè)名字是伽利略起的。是月面的顯著特征，幾乎布滿了整個(gè)月面。 最大的環(huán)形山是南極附近的貝利環(huán)形山，直徑295千米，比海南島還大一點(diǎn)。小的環(huán)形山甚至可能是一個(gè)幾十厘米的坑洞。直徑不小于1000米的大約有33000個(gè)。占月面表面積的 7-10%。
有個(gè)日本學(xué)者1969年提出一個(gè)環(huán)形山分類法，分為克拉維型（古老的環(huán)形山，一般都面目全非，有的還山中有山）哥白尼型（年輕的環(huán)形山，常有“輻射紋”，內(nèi)壁一般帶有同心圓狀的段丘，中央一般有中央峰）阿基米德形（環(huán)壁較低，可能從哥白尼型演變而來 ）碗型和酒窩型（小型環(huán)形山，有的直徑不到一米）。
月海
在地球上的人類用肉眼所見月面上的陰暗部分實(shí)際上是月面上的廣闊平原。由于歷史上的原因，這個(gè)名不副實(shí)的名稱保留下來。
已確定的月海有22個(gè)，此外還有些地形稱為“月�！被颉邦愒潞！钡�。公認(rèn)的22個(gè)絕大多數(shù)分布在月球正面。背面有3個(gè)，4個(gè)在邊緣地區(qū)。在正面的月海面積略大于50%，其中最大的“風(fēng)暴洋” 面積約五百萬平方公里，差不多九個(gè)法國的面積總和。 大多數(shù)月海大致呈圓形，橢圓形，且四周多為一些山脈封閉住，但也有一些海是連成一片的。除了“�！币酝�，還有五個(gè)地形與之類似的“湖”??夢湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖，但有的湖比海還大，比如夢湖面積7萬平方千米，比汽海等還大得多。 月海伸向陸地的部分稱為“灣”和“沼”，都分布在正面。灣有五個(gè)：露灣、暑灣、中央灣、虹灣、眉月灣；沼有腐沼、疫沼、夢沼三個(gè)，其實(shí)沼和灣沒什么區(qū)別。
月海的地勢一般較低，類似地球上的盆地，月海比月球平均水準(zhǔn)面低1-2千米，個(gè)別最低的海如雨海的東南部甚至比周圍低6000米。月面的返照率（一種量度反射太陽光本領(lǐng)的物理量）也比較低，因而看起來現(xiàn)得較黑。
月陸和山脈
月面上高出月海的地區(qū)稱為月陸，一般比月海水準(zhǔn)面高2-3千米，由于它返照率高，因而看來比較明亮。在月球正面，月陸的面積大致與月海相等但在月球背面，月陸的面積要比月海大得多。從同位素測定知道月陸比月海古老得多，是月球上最古老的地形特征。
在月球上，除了犬牙交差的眾多環(huán)形山外，也存在著一些與地球上相似的山脈。月球上的山脈常借用地球上的山脈名，如阿爾卑斯山脈，高加索山脈等等，其中最長的山脈為亞平寧山脈，綿延1000千米，但高度不過比月海水準(zhǔn)面高三、四千米。山脈上也有些峻嶺山峰，過去對它們的高度估計(jì)偏高。現(xiàn)在認(rèn)為大多數(shù)山峰高度與地球山峰高度相仿，最高的山峰（亦在月球南極附近）也不過9000米和8000米。月面上6000米以上的山峰有6個(gè)，5000-6000米20個(gè)，4000-5000米則有80個(gè)，1000米以 上的有200個(gè)。月球上的山脈有一普遍特征：兩邊的坡度很不對稱，向海的一邊坡度甚大，有時(shí)為斷崖狀，另一側(cè)則相當(dāng)平緩。
除了山脈和山群外，月面上還有四座長達(dá)數(shù)百千米的峭壁懸崖。其中三座突出在 月海中，這種峭壁也稱“月塹”。
月面輻射紋
月面上還有一個(gè)主要特征是一些較“年輕”的環(huán)形山常帶有美 麗的“輻射紋”，這是一種以環(huán)形山為輻射點(diǎn)的向四面八方延伸的亮帶，它幾乎以筆直的方向穿過山系、月海和環(huán)形山。 輻射文長度和亮度不一，最引人注目的是第谷環(huán)形山的輻射紋，最長的一條長1800千米，滿月時(shí)尤為壯觀。其次，哥白尼和開普勒兩個(gè)環(huán)形山也有相當(dāng)美麗的輻射 紋。據(jù)統(tǒng)計(jì)，具有輻射紋的環(huán)形山有50個(gè)。
形成輻射紋的原因至今未有定論。實(shí)質(zhì)上，它與環(huán)形山的形成理論密切聯(lián)系�，F(xiàn) 在許多人都傾向于隕星撞擊說，認(rèn)為在沒有大氣和引力很小的月球上，隕星撞擊可能使高溫碎塊飛得很遠(yuǎn)。而另外一些科學(xué)家認(rèn)為不能排除火山的作用，火山爆發(fā)時(shí)的噴 射也有可能形成四處飛散的輻射形狀。
月谷（月隙）
地球上有著許多著名的裂谷，如東非大裂谷。月面上也有這種 構(gòu)造----那些看來彎彎曲曲的黑色大裂縫即是月谷，它們有的綿延幾百到上千千米，寬度從幾千米到幾十千米不等。 那些較寬的月谷大多出現(xiàn)在月陸上較平坦的地區(qū)，而那些較窄、較小的月谷（有時(shí)又稱為月溪）則到處都有。最著名的月谷是在柏拉圖環(huán)形山的東南連結(jié)雨海和冷海 的阿爾卑斯大月谷，它把月面上的阿爾卑斯山攔腰截?cái)�，很是壯觀。從太空拍得的照片估計(jì)，它長達(dá)130千米，寬10-12千米。
