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月球俗称月亮，也称太阴。月球就是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里，除水星和金星外，其他行星都是天然卫星。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。另外一面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而中间可见以外，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。 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着地球。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。
平均轨道半径 384,400千米 轨道偏心率 0.0549 近地点距离 363,300千米 远地点距离 405,500千米 平均公转周期 27天7小时43分11.559秒 平均公转速度 1.023千米/秒 轨道倾角 在28.58°与18.28°之间变化 (与黄道面的交角为5.145°) 升交点赤经 125.08° 近地点辐角 318.15° 默冬章 (repeat phase/day) 19 年 平均月地距离 ~384 400 千米 交点退行周期 18.61 年 近地点运动周期 8.85 年 食年 346.6 天 沙罗周期 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天 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' 赤道直径 3,476.2 千米 两极直径 3,472.0 千米 扁率 0.0012 表面面积 3.976×10^7平方千米 扁率 0.0012 体积 2.199×10^10 立方千米 质量 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 自转周期 27天7小时43分11.559秒 （同步自转） 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 (与黄道的交角为1.5424°) 反照率 0.12 满月时视星等 -12.74 表面温度(t) -233~123℃ （平均-23℃） 大气压 1.3×10-10 千帕 月球周期 名称 Value (d) 定义 恒星月 27.321 661 相对于背景恒星 朔望月 29.530 588 相对于太阳（月相） 分点月 27.321 582 相对于春分点 近点月 27.554 550 相对于近地点 交点月 27.212 220 相对于升交点
“月人类球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。 “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探月史 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。它的其他生物提供一些资料。 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。 日本及印度亦不甘人后。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”。
3形成缘由 有数种机制都认为月球形成于45.27亿± 0.10亿年之前，即大约是太阳系诞生之后的3,000万至5,000万年。这些机制包括分裂说、捕获说和地月同源说（挛生说）等。分裂说认为月球是由于离心力从地壳分裂出去，但要产生如此大的离心力，需要地球在诞生初始时有超高速的自转。捕获说则认为月球是在成型时被地球引力场捕获的天体，但这种假说需要地球拥有一个有非常大的大气层来消耗月球通过时的能量，减缓月球运动速度。同源说认为地球和月球形成于同一原生吸积盘，但这种假说无法解释月球上金属铁的匮乏，也不能解释地月系统的高角动量。 当今主流的地月系统形成理论是大碰撞说： 一颗火星大小的天体（被称为忒亚，神话故事中月球女神塞勒涅的母亲）与原生地球碰撞，爆裂出的物质进入环绕地球的轨道，经由吸积形成月球。在太阳系诞生的早期，巨大的撞击是很常见的。计算机模拟的大碰撞模型表表明，这样的撞击后产生的双星系统具有充分的角动量匹配目前地月系统的轨道参数，而且也可以解释月球具有相对较小核心的原因。此外，大碰撞说还可以合理解释地月成分的不同：月球的大部分组成成分都来自撞击前的天体，而并不是原生的地球。但是这个假说仍然不是很完善，例如对陨石的研究却显示内太阳系的其他天体，如火星、灶神星等，其氧和钨的同位素成分和地球不同，而地球和月球有非常相似的同位素成分。一个合理的解释是导致地月系形成的撞击混合了地球和月球形成时挥发的物质，有可能导致两个天体之间同位素的组成变得均衡，但这种解释仍有争议。 大碰撞中所释放的大量能量和之后在地球轨道上再作用的物质会熔化地球的外壳，形成岩浆海。新形成的月球也会产生自己的月球岩浆海，估计它的范围深度为500公里至一个月球半径。 另外一种假说则认为大碰撞产生了两颗在同一轨道上的卫星，一个就是月球，而另外一个较小，直径只有约1000公里。在数千万年后，两个卫星缓慢相撞，最后合二为一。这种假说解释了月球一面地势平坦，另一面则地势起伏不平的原因。
月球是一个已经分异的天体，即它拥有地壳、地函、和核心。月球的内核富含固态铁，半径大约为240公里，此外还有一个流体的外核，主要成分是液态铁，半径大约为300公里。核心周围是部分熔融的边界层，约有500公里的宽度边界层结构是在45亿年前月球形成不久之后，由月球岩浆海通过分离结晶形成的。岩浆海的结晶可以经由沉淀形成由镁铁质和沉积的橄榄石、斜辉石和斜方辉石等矿物组成的地函。四分之三的岩浆海结晶之后，可能形成密度较低的斜长石并浮在地壳的顶部。最后才由液体结晶的部分会被夹在地壳和地函之间，并且含有大量不相容和发热的元素和之相符的是从月球轨道上遥感绘制的月球地质化学图也显示其地壳几乎都是由斜长岩组成。通过对部分熔融的地函喷发出的熔岩流冷凝下来的月岩样本的研究，科学家确认地函含有比地球更丰富的铁，其主要成分是镁铁质。通过地球物理技术发现月球地壳的平均厚度约为50公里左右。月球是一个已经分异的天体，即它拥有地壳、地函、和核心。月球的内核富含固态铁，半径大约为240公里，此外还有一个流体的外核，主要成分是液态铁，半径大约为300公里。核心周围是部分熔融的边界层，约有500公里的宽度边界层结构是在45亿年前月球形成不久之后，由月球岩浆海通过分离结晶形成的。岩浆海的结晶可以经由沉淀形成由镁铁质和沉积的橄榄石、斜辉石和斜方辉石等矿物组成的地函。四分之三的岩浆海结晶之后，可能形成密度较低的斜长石并浮在地壳的顶部。最后才由液体结晶的部分会被夹在地壳和地函之间，并且含有大量不相容和发热的元素和之相符的是从月球轨道上遥感绘制的月球地质化学图也显示其地壳几乎都是由斜长岩组成。通过对部分熔融的地函喷发出的熔岩流冷凝下来的月岩样本的研究，科学家确认地函含有比地球更丰富的铁，其主要成分是镁铁质。通过地球物理技术发现月球地壳的平均厚度约为50公里左右。 • 月球是太阳系内密度第二高的卫星，仅次于埃欧。但是月球的内核并不大，半径大约是350公里甚至更小，只占月球大小的约20%，相较之下，其它地球型天体的比例约为50%。它的组成尚不是完全清楚，可能是由金属铁组成，同时含有少量硫和镍。对月球随着时间变化转动的分析显示月球核心至少仍有部分是熔融的。
月球的表面不存在液态水，因为太阳辐射会使水被光解并快速逸入太空。但从1960年代以来，科学家假设由彗星撞击所带来的水、或者来自太阳风的氢和含氧 丰富的月岩反应所产生的水，都可能以冰的型态沉积下来，并在月球两极撞击坑低温的永久阴影区留下可以追踪得到的痕迹。电脑模拟月面的永久阴影区约有14,000公里。在月球上可用水的数量是一个重要的因素，可以决定建设一个月球适居区计划的成本效益，因为从地球运水到月球的费用极为昂贵。 近年来，已经在月球表面发现水的特征。在1994年，安装在克莱芒蒂娜太空船的双向雷达实验，显示有少量、冰冻的水存在接近表面的凹穴内。但是，后续使用阿雷西波的雷达观测，认为此一发现可能是由新撞击坑中的岩石近被撞击的岩石喷出的。在1998年，月球勘探者携带的中子能谱计显示，在极地附近深度1米的风化层存在着高浓度的氢。在2008年，对一颗由阿波罗15号带回的熔岩珠的分析，显示有微量的水存在于球状硅酸盐玻璃内。 在2008年，印度的月船1号太空船使用在载月球矿物绘图仪确认表面有水冰的存在。分光计观测在反射的阳光中侦测到羟基的通用吸收谱线，提供了有大量水冰在月球表面的证据。太空船显示浓度可能高达1000PPM。在2009年，LCROSS送了一个2,300公斤的撞击器到极区永久阴暗的环形山，并且从喷出的羽状物质中至少检测到100公斤的水。LCROSS另一个实验的数据显示侦测到的水量，更靠近155公斤（± 12公斤）。
