月球俗称月亮，也称太阴。月球的年龄大约也是46亿年，它与地球形影相随，关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里，是地球的3/11。体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。

月球上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“ 海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里，可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山，深达8788米。除了环形山，月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现，别有一番风光。

月球的正面永远向着地球。另一方面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外，月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代，月球的背面一直是个未知的世界。

月球背面的一大特色是它几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯。

平均公转速度 1.023千米/秒

(与黄道面的交角为5.145°)

平均密度 水的3.350倍

逃逸速度 2.38千米/秒

自转速度 16.655 米/秒（于赤道）

自转轴倾角 在3.60°与6.69°之间变化

月球约一个农历月绕地球运行一周，而每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。

相对于背景星空，月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间，本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。

因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的，我们只能看见月球永远用同一面向著地球。自月球形成早期，月球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢，这个过程称为潮汐锁定。亦因此，部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量，其结果是月球以每年约38 毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢，一天的长度每年变长15 微秒。

月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道，所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形，当月球处于近日点时，它的自转速度便追不上公转速度，因此我们可见月面东部达东经98度的地区，相反，当月处于远日点时，自转速度比公转速度快，因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地球赤道，因此月球在星空中移动时，极区会作约7度的晃动，这种现象称为天秤动。再者，由于月球距离地球只有60地球半径之遥，若观测者从月出观测至月落，观测点便有了一个地球直径的位移，可多见月面经度1度的地区。这种现象称为天秤动。

严格来说，地球与月球围绕共同质心运转，共同质心距地心4700千米（即地球半径的2/3处）。由于共同质心在地球表面以下，地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看，地球和月球均以迎时针方向自转；而且月球也是以迎时针绕地运行；甚至地球也是以迎时针绕日公转的。

很多人不明白为甚么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实，轨道倾角是相对于中心天体（即地球）而言的，而自转轴倾角则相对于卫星（即月球）本身的轨道面。在这个定义习惯很适合一般情况（例如人造卫星的轨道）而且是数值相当固定的，但月球却非如此。

月球的轨道平面（白道面）与黄道面（地球的公转轨道平面）保持著5.145 396°的夹角，而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完美球形，而是在赤道较为隆起，因此白道面在不断进动（即与黄道的交点在顺时针转动），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期间，白道面相对于地球赤道面（地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面）的夹角会由28.60°（即23.45°+ 5.15°） 至18.30°（即23.45°- 5.15°）之间变化。同样地，月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°（即5.15° + 1.54°）及3.60°（即5.15° - 1.54°）。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角，使它出现±0.002 56°的摆动，称为章动。

白道面与黄道面的两个交点称为月交点－－其中升交点（北点）指月球通过该点往黄道面以北；降交点（南点）则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时，便会发生日食；而当满月刚好在月交点上时，便会发生月食；

月球轨道的其它特征 名称 数值 (d) 定义

近地点运动周期 8.85 年

轨道与黄道的平均倾角 5°9'

月球赤道与黄道的平均倾角 1°32'

第一件到达月球的人造物体是前苏联的无人登陆器月球2号，它于1959年9月14日撞向月面。月球3号在同年10月7日拍摄了月球背面的照片。月球9号则是第一艘在月球软著陆的登陆器，它于1966年2月3日传回由月面上拍摄的照片。另外，月球10号于1966年3月31日成功入轨，成为月球第一颗人造卫星。

在冷战期间，美利坚合众国和前苏联一直希望在太空科技领先对方。这场太空竞赛在1969年7月20日第一名人类登陆月球时进入高潮。美利坚合众国阿波罗11号的指令长尼尔·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人，而尤金·塞尔南则是最后一个站立在月球上的人，他是1972年12月阿波罗17号任务的成员。参看: 月球宇航员列表

阿波罗11号的太空人留下了一块9英吋乘7英吋的不锈钢牌匾在月球表面，以纪念这次登陆及为有可能发现它的其他生物提供一些资料。

牌匾上绘有地球的两面，并有三名太空人及当时美利坚合众国总统尼克逊的签署。

6次的太阳神任务及3次无人月球号任务（月球16、20、24号）把月球上的岩石及土壤样本带回地球。

在2004年2月，美利坚合众国总统乔治·沃克·布什提出于2020年前派人重新登月。欧洲航天局及中华人民共和国亦有计划发射探测器前往月球。欧洲的Smart 1探测器于2003年9月27日升空，并于2004年11月15日进入绕月轨道。它将会勘察月球环境及制作月面X射线地图。

中华人民共和国亦积极开展探月计划，并寻求开采月球资源的可行性，尤其是氦同位素氦-3这种有望成为未来地球能源的元素。有关中华人民共和国探月计划，见嫦娥工程条目。

日本及印度亦不甘后人。日本已初步订出未来探月的任务。日本的宇宙航空研究开发机构甚至已著手计划的有人的月球基地。印度则会先发射无人绕月探测器Chandrayan。

在中华人民共和国古代神话中，关于月亮的故事数不胜数。在古希腊神话中，月亮女神的名字叫阿尔忒弥斯，她是太阳神阿波罗的孪生妹妹，同时她也是狩猎女神。月球的天文符号好象弯弯的月牙儿，象征着阿尔忒弥斯的神弓。

月球是地球唯一的天然卫星，是距离我们最近的天体，它与地球的平均距离约为384401千米。它的平均直径约为3476千米，比地球直径的1/4稍大些。月球的表面积有3800万千米，还不如我们亚洲的面积大。月球的质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。

月球的轨道运动 月球以椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化。

月球的自转 月球在绕地球公转的同时进行自转，周期27.32166日，正好是一个 恒星月，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”，几乎是卫星世界的普

遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象，它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因：

1。在椭圆轨道的不同部分，自转速度与公转角速度不匹配。 2。白道与赤道的交角。

月球的物理状况---月面的地形主要有：

环形山 这个名字是伽利略起的。它是月面的显著特征，几乎布满了整个月面。 最大的环形山是南极附近的贝利环行山，直径295千米，比海南岛还大一点。小的环行山

甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000个。占月面表面积的 7-10%。

有个日本学者1969年提出一个环形山分类法，分为克拉维型（古老的环形山，一般都

面目全非，有的还山中有山）哥白尼型（年轻的环形山，常有“辐射纹”，内壁一般带有

同心圆状的段丘，中央一般有中央峰）阿基米德形（环壁较低，可能从哥白尼型演变而来 ）碗型和酒窝型（小型环形山，有的直径不到一米）。

月海 肉眼所见月面上的阴暗部分实际上是月面上的广阔平原。由于历史上 的原因，这个名不副实的名称保留到了现在。

已确定的月海有22个，此外还有些地形称为“月海”或“类月海”的。公认的22 个绝大多数分布在月球正面。背面有3个，4个在边缘地区。在正面的月海面积略大于

50%，其中最大的“风暴洋” 面积越五百万平方公里，差不多九个法国的面积总和。 大多数月海大致呈圆形，椭圆形，且四周多为一些山脉封闭住，但也有一些海是

连成一片的。除了“海”以外，还有五个地形与之类似的“湖”----梦湖、死湖、夏 湖、秋湖、春湖，但有的湖比海还大，比如梦湖面积7万平方千米，比汽海等还大得

多。 月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”，都分布在正面。湾有五个：露湾、暑 湾、中央湾、虹湾、眉月湾；沼有腐沼、疫沼、梦沼三个，其实沼和湾没什么区别。

月海的地势一般较低，类似地球上的盆地，月海比月球平均水准面低1-2千米，

个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。月面的返照率（一种量度反射太阳光本领的物理量）也比较低，因而看起来现得较黑。

月陆和山脉 月面上高出月海的地区称为月陆，它一般比月海水准面高2-3千 米，由于它返照率高，因而看来比较明亮。在月球正面，月陆的面积大致与月海相等

但在月球背面，月陆的面积要比月海大得多。 从同位素测定知道月陆比月海古老得多，是月球上最古老的地形特征。

在月球上，除了犬牙交差的众多环形山外，也存在着一些与地球上相似的山脉。 月球上的山脉常借用地球上的山脉名，如阿尔卑斯山脉，高加索山脉等等，其中最长的山脉为亚平宁山脉，绵延1000千米，但高度不过比月海水准面高三，四千米。 山脉上也有些峻岭山峰，过去对它们的高度估计偏高。现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿，最高的山峰（亦在月球南极附近）也不过9000米和8000米。

月面上6000米以上的山峰有6个，米20个，米则有80个，1000米以 上的有200个。

月球上的山脉有一普遍特征：两边的坡度很不对称，向海的一边坡度甚大，有时 为断崖状，另一侧则相当平缓。

除了山脉和山群外，月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在 月海中，这种峭壁也称“月堑”。

月面辐射纹 月面上还有一个主要特征是一些较“年轻”的环形山常带有美 丽的“辐射纹”，这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延伸的亮带，它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。 辐射文长度和亮度不一，最引人注目的是第谷环形山的辐射纹，最长的一条长1800千米，满月时尤为壮观。其次，哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射 纹。据统计，具有辐射纹的环形山有50个。

形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上，它与环形山的形成理论密切联系。现 在许多人都倾向于陨星撞击说，认为在没有大气和引力很小的月球上，陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用，火山爆发时的喷 射也有可能形成四处飞散的辐射形状。

月谷（月隙） 地球上有着许多著名的裂谷，如东非大裂谷。月面上也有这种 构造----那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷，它们有的绵延几百到上千千米，宽度从几千米到几十千米不等。 那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区，而那些较窄、较小的月谷（有时又称为月溪）则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南连结雨海和冷海 的阿尔卑斯大月谷，它把月面上的阿尔卑斯山拦腰截断，很是壮观。从太空拍得的照片估计，它长达130千米，宽10-12千米。

从何而来？---月球形成之迷

月球是外星人的宇宙飞船：这并非无稽之谈，因为科学的动力就在于大胆的想象，没有创见就不会有新的突破，爱因斯坦提出的相对论当时又何尝不是无稽之谈。而中国人在科学上欠缺的正是这种大胆的创见。

我们为什么总看不到月球的背面

月球总以一个面对着地球.是因为月球的自传和公转周期是相同的.(27.32166日)

要理解这一现象,你可以做一个实验.画一个圆,标出正东西南北方向.你站在圆心(代表地球),再找一个朋友,站在圆上,让他面部朝前(即不扭动脖子),沿着圆逆时针挪动,要求他在沿着圆挪动的时候,保持面部始终朝向圆心,也就是你.那么这样一个过程就基本模拟了月亮饶地球转动的过程.

很明显,在这样一个过程中,你的朋友始终是一个面(前面)面向你.下面理解为什么在这样一个过程中,公转周期等于自转周期.

你的朋友从你的正北方出发,绕着你转动,再一次出现在正北方的时候,他就完成了一个公转周期.(类似于月亮饶地球公转一周的时间.)

下面看看他的自转时间是多少.我们不妨还设定当你的朋友在你的正北位置,面部朝向正南时的姿态为初始姿态..然后我们就可以发现当你的朋友逆时针挪动到你的正西方位置时,他的自转姿态就发生了逆时针90度的旋转.(如果你的朋友在过程中不"自转"的话,那么当他在此位置时,他面向的不是你,而仍然是朝向正南方向.而实际实验时你的朋友在此位置却是朝向正东方向,所以他相对与初始位置逆时针绕自己旋转了90度.

类似地,当他走到你的正南方向时,他相对于初始姿态自传了180度.当他走到你的正东方向时,他相对于初始姿态自传了270度.当他再次走到你的正北方向时,他相对于初始姿态自传了360度.也就是说他完成了一个自转周期.

因为完成一个公转过程就刚好完成了一个自转过程,所以从时间上来看,这个自转周期就等于公转周期.因为在整个过程中,你的朋友总是以身体面部朝向你,也就是说,月亮总是以一个面朝向地球.

每当夜幕降临，一轮明月升上夜空，清澈的月光洒满大地，让人产生无数情思遐想。文人墨客更是对月亮倍加青睐，唐代诗人张若虚的“江上何人初见月，江月何年初照人”，还有宋代文学家苏轼的“明月几时有，把酒问青天”，都可称得上是脍炙人口的咏月佳句。

月球俗称月亮，也称太阴。在中国古代神话中，关于月亮的故事数不胜数。古希腊神话中，月亮女神的名字叫阿尔特弥斯，同时她也是狩猎女神。月球的天文符号好象弯弯的娥眉，同时象征着阿尔特弥斯的神弓。

皓月当空，我们能够清楚地看到它上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。 位于南极附近的贝利环形山直径295公里，可以把整个海南岛装进去。 最深的环形山是牛顿环形山，深达8788公里。除了环形山，月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现，别有一番风光。

月球的年龄，大约也是46亿年，它与地球形影相随，关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60～65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里，是地球的3/11。体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。

月球的形成有以下几个观点。

一.分裂说。这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年，著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出，月球本来是地球的一部分，后来由于地球转速太快，把地球上一部分物质抛了出去，这些物质脱离地球后形成了月球，而遗留在地球上的大坑，就是现在的太平洋。这一观点很快就收到了一些人的反对。他们认为，以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说，如果月球是地球抛出去的，那麽二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，发现二者相差非常远。

二.俘获说。这种假设认为，月球本来只是太阳系中的一颗小行星，有一次，因为运行到地球附近，被地球的引力所俘获，从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为，地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起，久而久之，吸积的东西越来越多，最终形成了月球。但也有人指出，向月球这样大的星球，地球恐怕没有那麽大的力量能将它俘获。

三.同源说。这一假设认为，地球和月球都是太阳系中浮动的星云，经过旋转和吸积，同时形成星体。在吸积过程中，地球比月球相应要快一点，成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，人们发现月球要比地球古老得多。有人认为，月球年龄至少应在70亿年左右。

四.大碰撞说。这是近年来关于月球成因的新假设。1986年3月20日，在休士顿约翰逊空间中心召开的月亮和行星讨论会上，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的本兹、斯莱特里和哈佛大学史密斯天体物理中心的卡梅伦共同提出了大碰撞假设。这一假设认为，太阳系演化早期，在星际空间曾形成大量的“星子”，星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球，同时也形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体。这两个天体在各自演化过程中，分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远，因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会，那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态，使地轴倾斜，而且还使那个小的天体被撞击破裂，硅酸盐壳和幔受热蒸发，膨胀的气体以及大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质，主要有碰撞体的幔组成，也有少部分地球上的物质，比例大致为0.85:0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核，因受膨胀飞离的气体所阻而减速，大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃，并没有完全脱离地球的引力控制，他们通过相互吸积而结合起来，形成全部熔融的月球，或者是先形成几个分离的小月球，在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。

45亿年前,月球表面仍然是液体岩浆海洋。科学家认为组成月球的矿物克里普矿物(KREEP) 展现了岩浆海洋留下的化学线索。KREEP实际上是科学家称为“不兼容元素”的合成物－－那些无法进入晶体结构的物质被留下，并浮到岩浆的表面。对研究人员来说，KREEP是个方便的线索，来明了月壳的火山运动历史，并可推测彗星或其他天体撞击的频率和时间。

月壳由多种主要元素组成，包括：铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 及氢。当受到宇宙射线轰击时，每种元素会发射特定的伽玛辐射。有些元素，例如：铀、钍和钾，本身已具放射性，因此能自行发射伽玛射线。但无论成因为何，每种元素发出的伽玛射线均不相同，每种均有独特的谱线特征，而且可用光谱仪测量。

直至现在，人类仍未对月球元素的丰度作出面性的测量。现时太空船的测量只限于月面一部分。

由于月球轨道为椭圆形，当月球处于近日点时，它的自转速度便追不上公转速度，因此我们可见月面东部达东经98度的地区，相反，当月处于远日点时，自转速度比公转速度快，因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为经天秤动。 月球(Moon)俗稱月亮，古稱太陰，是指环绕地球运行的一颗卫星。它是地球唯一的一颗卫星和离地球最近的天体，与地球之间的平均距离是384,400千米。天文学上用来代表月球。

1969年尼爾·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林成为最先登陸月球的人類。

當年美國太空人登陸月球時曾在月球表面放置了一面鏡片，由於月球是永遠以同一面朝向地球的，那面鏡片也亦永遠面向地球了。科學家從地球向月球上的鏡片發射激光光束，再紀錄光束反射回來所需的時間，輕易便能準確計算出地球和月球間的距離。這個測距方法精度極高，地月之間遠達384,000千米的距離，誤差僅有3厘米。全靠這麼高的精度，我們才發現月球正以約每年三公分的速度遠離地球。

月球是一颗同轉衛星，月球的正面永遠向着地球。另一方面，除了在月面邊沿附近的區域因天秤動而間中可見以外，月球的背面絕大部分不能從地球看見。在沒有太空探測器的年代，月球的背面一直是個未知的世界。

月球背面的一大特色是它幾乎沒有月海這種較暗的月面特徵。而當探測器運行至月球背面時，它將無法與地球直接通訊。

月球約一個農曆月繞地球運行一周，而每小時相對背景星空移動半度，即與月面的視直徑相若。與其他衛星不同，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。

相對於背景星空，月球圍繞地球運行（公转）一周所需時間稱為一個恆星月；而新月與下一個新月（或兩個相同月相之間）所需的時間稱為一個朔望月。朔望月較恆星月長是因為地球在月球運行期間，本身也在繞日的軌道上前進了一段距離。

因為月球的自轉週期和它的公轉週期是完全一樣的，我們只能看見月球永遠用同一面向著地球。自月球形成早期，月球便一直受到一個力矩的影響引致自轉速度減慢，這個過程稱為潮汐鎖定。亦因此，部分地球自轉的角動量轉變為月球繞地公轉的角動量，其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢，一天的长度每年变长15微秒。

月球對地球所施的引力是潮汐現象的起因之一。

〔月球和地球是一對伴侶，組成地月系，共同圍繞著公共質心運轉不息，地月系質心離地心約4,671公里，因此，環繞質心與環繞地心的橢圓軌道相差不大。月球在環繞地球作橢圓運動的同時，也伴隨地球圍繞太陽公轉，每年一周。月球不但處於地球引力作用下﹐同時也受到來自太陽引力的影響，所以具有十分複雜的軌道運動。其中主要的軌道變化有：偏心率變化、軌道傾角變化、拱線運動、交點西退、中心差〕

月球軌道偏心率變化在1/15到1/23的範圍內﹐偏心率的平均值為0.0549﹐接近1/18。
嚴格來說，地球與月球圍繞共同質心運轉，共同質心距地心4'671千米（即地球半徑的2/3處）。由於共同質心在地球表面以下，地球圍繞共同質心的運動好像是在「晃動」一般。從地球北極上空觀看，地球和月球均以逆時針方向自轉；而且月球也是以逆時針繞地運行；甚至地球也是以逆時針繞日公轉的。

很多人不明白為甚麼月球軌道傾角和月球自轉軸傾角的數值會有這麼大的變化。其實，軌道傾角是相對於中心天體（即地球）而言的，而自轉軸傾角則相對於衛星（即月球）本身的軌道面。這個定義習慣很適合一般情況（例如人造衛星的軌道）而且數值是相當固定的，但月球卻非如此。

月球圍繞地球的橢圓軌道，在它自己的平面上也不是固定的，其橢圓的拱線（近地點和遠地點的連線）沿月球公轉方向向前移動，每8.85年移動一周。中國早在漢代，賈逵就提出月球視運動的最疾點每九年運動一周，這實際上正是拱線運動的結果。

月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的傾角變化在4°57～5°19之間﹐平均值為5°09。
月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公转軌道平面）保持著5.145 396°的夾角，而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球並非完美球形，而是在赤道較為隆起，因此白道面在不斷進動（即與黃道的交點在順時針轉動），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期間，白道面相對於地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜於黃道面）的夾角會由28.60°（即23.45°+ 5.15°） 至18.30°（即23.45°- 5.15°）之間變化。同樣地，月球自轉軸與白道面的夾角亦會介乎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反過來影響地球自轉軸的傾角，使它出現±0.002 56°的擺動，稱為章動。

白道與黃道的交線﹐其空間位置並不固定﹐而是不斷地向西運動﹐每18.6年運行一周。這一現象早在東漢末年就為劉洪發現﹐並用於月食預報計算中。
白道面與黃道面的兩個交點稱為月交點－－其中升交點（北點）指月球通過該點往黃道面以北；降交點（南點）則指月球通過該點往黃道以南。當新月剛好在月交點附近時，便會發生日食；而當滿月剛好在月交點附近時，便會發生月食。

由於月球軌道是橢圓而不是圓形，月球公轉速度並不均勻。月球運動同均勻的圓周運動比較，時而超前，時而落後，其半振幅為6°.29，週期為27.55455日。

由於月球軌道為橢圓形，當月球處於近日點時，它的自轉速度便追不上公轉速度，因此我們可見月面東部達東經98度的地區，相反，當月處於遠日點時，自轉速度比公轉速度快，因此我們可見月面西部達西經98度的地區。這種現象稱為經天秤動。又由於月球的自轉軸傾斜於公轉軌道平面（白道面），而白道與黃道又有約5度的交角，因此月球繞地球公轉一周時，極區會作約7度的晃動，這種現象稱為緯天秤動。再者，由於月球距離地球只有60地球半徑之遙，若觀測者從月出觀測至月落，觀測點便有了一個地球直徑的位移，可多見月面經度1度的地區。這種現象稱為周日天秤動。

月球的起源問題非常古老，也是科學界爭論不休的題目。月球的形成有以下幾個觀點：

這是最早解釋月球起源的一種假設。早在1898年，著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中指出，月球本來是地球的一部分，後來由於地球轉速太快，把地球上一部分物質拋了出去，這些物質脫離地球後形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是現在的太平洋。這一觀點很快就收到了一些人的反對。他們認為，以地球的自轉速度是無法將那樣大的一塊東西拋出去的。再說，如果月球是地球拋出去的，那麼二者的物質成分就應該是一致的。可是通過對阿波羅12號飛船從月球上帶回來的岩石樣本進行化驗分析，發現二者相差非常遠。

這種假設認為，月球本來只是太陽系中的一顆小行星，有一次，因為運行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為，地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起，久而久之，吸積的東西越來越多，最終形成了月球。但也有人指出，向月球這樣大的星球，地球恐怕沒有那麼大的力量能將它俘獲。

這一假設認為，地球和月球都是太陽系中浮動的星雲，經過旋轉和吸積，同時形成星體。在吸積過程中，地球比月球相應要快一點，成為「哥哥」。這一假設也受到了客觀存在的挑戰。通過對「阿波羅12號」飛船從月球上帶回來的岩石樣本進行化驗分析，人們發現月球要比地球古老得多。有人認為，月球年齡至少應在70億年左右。

這是近年來關於月球成因的新假設。1986年3月20日，在休士頓約翰遜空間中心召開的月亮和行星討論會上，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的本玆、斯萊特裏和哈佛大學史密斯天體物理中心的卡梅倫共同提出了大踫撞假設。這一假設認為，太陽系演化早期，在星際空間曾形成大量的「星子」，星子通過互相踫撞、吸積而長大。星子合併形成一個原始地球，同時也形成了一個相當於地球質量0.14倍的天體。這兩個天體在各自演化過程中，分別形成了以鐵為主的金屬核和由矽酸鹽構成的幔和殼。由於這兩個天體相距不遠，因此相遇的機會就很大。一次偶然的機會，那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅改變了地球的運動狀態， 使地軸傾斜，而且還使那個小的天體被撞擊破裂，矽酸鹽殼和幔受熱蒸發，膨脹的氣體以极大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。這些飛離地球的物質，主要有踫撞體的幔組成，也有少部分地球上的物質，比例大致為0.85:0.15。在撞擊體破裂時與幔分離的金屬核，因受膨脹飛離的氣體所阻而減速，大約在4小時內被吸積到地球上。飛離地球的氣體和塵埃，並沒有完全脫離地球的引力控制，他們通過相互吸積而結合起來，形成全部熔融的月球，或者是先形成幾個分離的小月球，在逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。

45亿年前,月球表面仍然是液体岩浆海洋。科学家认为组成月球的礦物克里普矿物(KREEP)展现了岩浆海洋留下的化學線索。KREEP實際上是科學家稱為「不相容元素」的合成物－－那些無法進入晶體結構的物質被留下，並浮到岩漿的表面。對研究人員來說，KREEP是個方便的線索，來明暸月殼的火山運動歷史，並可推測彗星或其他天體撞擊的頻率和時間。

月殼由多種主要元素組成，包括：鈾、釷、鉀、氧、矽、鎂、鐵、鈦、鈣、鋁 及氫。當受到宇宙射線轟擊時，每種元素會發射特定的伽瑪輻射。有些元素，例如：鈾、釷和鉀，本身已具放射性，因此能自行發射伽瑪射線。但無論成因為何，每種元素發出的伽瑪射線均不相同，每種均有獨特的譜線特徵，而且可用光譜儀測量。

直至現在，人類仍未對月球元素的豐度作出面性的測量。現時太空船的測量只限於月面一部分。例如：1992年伽利略號曾於飛掠月球時測量過元素豐度。

月球形狀是南北極稍扁﹑赤道稍許隆起的扁球。它的平均極半徑比赤道半徑短500米。南北極區也不對稱﹐北極區隆起﹐南極區窪陷約400米。但在一般計算中仍可把月球當作三軸橢圓體看待。物理天平動的研究有助於解決月球形狀問題。通過天平動研究還表明﹐月球重心和幾何中心並不重合﹐重心偏向地球2公里。這一結論已為阿波羅登月獲得的資料所證實。

月球表面有上万个直径超过1千米的环形山。月球環形山大部分都有上亿年的历史，缺少大气层和气象活动以及缺乏近期地质活动保证了它们大部分永久性的保持原样。

南極-艾托肯盆地為月球上也是太陽系內已知最大的环形山。這环形山位於月球的背面，接近南極的地方，直徑約2 240公里，深13公里。

那些暗色和較少特徵的月球平原叫「月海」，這是由於古代的天文學家認為上面是海洋的緣故。事實上，月海由巨大隕石撞擊後從月幔流出並覆蓋表面的玄武岩岩漿形成。較淺色的高地叫「月陸」。幾乎只有面向地球的月面才有月海，月球背面的月海寥寥可數。天文學家相信这是因为月球的質心比形心更靠近地球所导致的。

在月殼上是一層表面呈塵埃狀的岩石層，稱為月壤，月壤并不是土壤。月殼和月壤在月面的分佈並不均勻。月殼的厚度由60公里（月球正面）至100公里（月球背面）不等，月壤則由約5米（月海）至十多米（月陸）。

在2004年，约翰·霍普金斯大学的Ben Bussey博士率領的小組從克萊門汀任務拍攝得來的照片中，發現月球北極Peary crater邊沿的4個區域經常受到日照（南極卻沒有發現類似區域）。這些終年日照區的產生是由於月球的自轉軸傾角很小，同樣道理，有很多位於兩極的隕石坑底經常沒有光照。

自古以来，彗星和陨星不斷地撞击月球。这些物体中的大部分都含有水分。來自陽光的能量將這些大部分的水分分解回組成它的元素，氫和氧。兩者通常都會立即飛離月球。但是，有科學家提出假說，認為還有相當含量的水在月球之上，例如在表面或深藏在月殼裏。美國克萊門汀任務顯示，一些細小的水冰冰塊（含水彗星撞擊後的碎片）可能藏在永久無日照區域的月殼裏未被融化。雖然這些冰塊很小，但總水量卻可能相當可觀（約有１立方公里）

而有些水分子，亦可能在月面彈跳其間掉進隕石坑而藏於其中。由於月球自轉軸相對於黃道面法線有1.5度的輕微傾斜，部分極區的隕石坑底部從來沒有受陽光照射，處於永久的影子中。克萊門汀任務曾測量月球南極這些隕石坑[1]並繪製成地圖[2]。科學家期望可在此類隕石坑中找到水冰，並開採及利用太陽能電力或核能來電解成氫和氧。月球上可用的水量大大影響了人類在月球上居住的成本，因為從地球運送水（或氫和氧）昂貴得不切實際。

由阿波羅號上的太空人在月球赤道附近收集的岩石並不含任何水分。月球勘探者號或其他近期研究（例如：史密森學會）均沒有找到液態水、冰或水蒸汽的直接証據。然而，月球勘探者號的結果指出在永久無日照區有氫，並可能以水冰的形式存在。

與地球相比，月球的磁場非常弱. 部分地區上的磁場相信是來自月球本身的（例如在Sirsalis月溪上的月殼），但與其他天體碰撞亦可能令它的磁場改變。而無大氣層的天體是否能透過彗星和小行星撞擊而獲得磁場，是行星科學裏一個歷久常新的問題。測量月球磁場更可提供月核大小及導電率等資料，對科學家暸解月球起源有很大幫助。若月核比地球含有較多磁性物質（例如：鐵），則月球的撞擊起源說便較不可信（不過科學家已從另外一些角度來解釋為甚麼月核含較小的鐵）

月球有極稀薄的大气。这些大气的来源之一是除气作用—气体的释放，例如月球表面的氡气原先就是深藏于月球内部的。有時，太陽風也會被月球的引力擄獲，成為气体的另一重要來源。

月食是一種特殊的天文現象，指當月球運行至地球的陰影部份時，在月球和地球之間的地區會因為太陽光被地球所遮閉，現看到月球缺了一塊。

也就是說，此時的太陽、地球、月球恰好（或幾乎）在同一條直線上，因此從太陽照射到月球的光線，會被地球所掩蓋。

機緣巧合，現時從地球觀看月球和太陽的平均視直徑幾乎一樣，兩者視覺上重疊時，更有時會出現日全食，有時會出現日環食。在日全食時，月球完全遮蓋了日面，使我們可以肉眼看見日冕。

因為地月距離在逐漸增加，月球的視直徑正在不斷減小。在數百萬年前，月球總是能夠完全遮蓋太陽，故此當時不會出現日環食。同樣道理，數百萬年後，月球將不足以遮蓋整個日面造成日全食。

只有在太陽、地球、月球三者連成直線才會出現「食」。日食只會發生在「新月」(朔)；月食只會發生在「滿月」(望)。

當月球（和太陽）靠近地平線時看來較大。這純粹是心理作用。事實上，大氣折射使接近地平線的月球的影像變扁，視面積反而略為減少。有人認為人類的視覺在進化時不偏重測量頭頂物體，故此造成這種錯覺。[3]從地球觀看，月球的視直徑大約是半度。

每個民族對月面上光暗不同的區域（主要是月海）都有不同的想像。例如：嫦娥、玉兔、螃蟹等。此外，環形山和山脈也是月面上明顯的地貌。

在滿月期間，月球的視亮度約有-12.6等（作為參考，太陽的視亮度為-26.8等。）

月球在夜間最容易察覺得到，但它有時也可在日間看見。（例如上弦月可於下午看見，下弦月可於早上看見。）

月球大约每天推迟50分钟从东方升起。

第一件到達月球的人造物體是前蘇聯的無人登陸器月球2号，它於1959年9月14日撞向月面。月球3号在同年10月7日拍攝了月球背面的照片。月球9号則是第一艘在月球軟著陸的登陸器，它於1966年2月3日傳回由月面上拍攝的照片。另外，月球10號於1966年3月31日成功入軌，成為月球第一顆人造衛星。

在冷戰期間，美國和前蘇聯一直希望在太空科技領先對方。這場太空競賽在1969年7月20日第一名人類登陸月球時進入高潮。美國阿波罗11号的指令长尼尔·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人，而尤金·塞尔南則是最後一個站立在月球上的人，他是1972年12月阿波罗17号任務的成員。參看: 阿波罗宇航员列表

阿波罗11号的太空人留下了一塊9英吋乘7英吋的不鏽鋼牌匾在月球表面，以紀念這次登陸及為有可能發現它的其他生物提供一些資料。牌匾上的文字為：

公元1969年7月，從行星地球而來的人類在此首次踏足月球
我們為了全人類，和平而來
牌匾上繪有地球的兩面，並有三名太空人及當時美國總統尼克遜的簽署。

經常有人聲稱美國的登月計劃根本是虛構的，所謂登月照片是在荷里活片場裡拍攝的，並指出在照片中不少的「破綻」[2]。但尚未有研究過月球樣本的科學家懷疑過這些樣本的真偽。

6次的太陽神任務及3次無人月球号任務（月球16、20、24号）把月球上的岩石及土壤樣本帶回地球。

2004年2月，美國總統乔治·沃克·布什提出於2020年前派人重新登月。

歐洲太空總署的智能1号探測器於2003年9月27日升空，並於2004年11月15日進入繞月軌道。它勘察月球環境及製作月面X射線地圖。[3] [4]2006年9月3日格林尼治时间5时42分22秒，智能1号按预定计划击中月球表面。

中國亦積極開展探月計劃嫦娥工程，並尋求開採月球資源的可行性，尤其是氦同位素氦-3這種有望成為未來地球能源的元素。[6]2007年10月24日，中国首颗绕月人造卫星嫦娥一号发射升空。

日本已初步訂出未來探月的任務。見月球-A[4]及Selene。日本宇宙航空研究開發機構甚至已著手計劃的有人的月球基地。2007年1月30日，日本宇宙开发委员会认可宇宙航空研究开发机构中止月球-A探月计划但继续开发穿透式着陆器的决定。 2007年9月13日，日本月球人造衛星月亮女神發射。

印度則會先發射無人繞月探測器月球初航一号。2006年5月9日，印度空间研究组织和美国宇航局签署谅解备忘录，合作进行月球探测。印度的无人驾驶月球探测器“月船1号”将搭载两台来自美国宇航局的仪器设备，其中1台是小型合成孔径雷达，用来探测月球两极地区是否存在水源，另外1台是月球矿物绘图仪，用于了解月球表面矿物的分布。

在中国神話有嫦娥奔月的神话。
中國歷代以來，在詩歌文學中對於月亮，有許多不同的雅稱：
和滿月形狀有關：白玉盤、半輪、寶鏡、冰鏡、冰輪、冰盤、蟾盤、飛鏡、飛輪、挂鏡、金鏡、金盆、明鏡、瑤台鏡、銀盤、玉鏡、玉輪、玉盤、玉盆、圓影、月輪。
和新月形狀有關：懸鉤、玉弓、玉鉤。
和月亮光芒有關：蟾光、方暉、金波、清光、夜光、幽陽。
和神話有關：白兔、蟾蜍、蟾宮、嫦娥、顧菟、廣寒、桂宮、桂魄、桓娥、瓊闕、素娥、兔影、銀闋珠宮、玉蟾、玉京、玉欄、玉兔、圓蟾、月桂、清虛、望舒。
其他：冰壺、冰鑒、冰魄、嬋娟、秋影、太陰。
在希腊神话中，月亮女神叫做阿尔特弥斯，月球的天文符号就像一弯新月，也象征阿尔特弥斯的神弓。
在北歐神話中，瑪尼是駕駛月車的神明。