月球俗稱月亮，也稱太陰。在太陽系中是地球唯一的天然衛星。月球是最明顯的天然衛星的例子。在太陽系里，除水星和金星外，其他行星都是天然衛星。月球的年齡大約有46億年。月球有殼、幔、核等分層結構。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，質量約7350億億噸，相當于地球質量的1/81，月面的重力差不多相當于地球重力的1/6。

月球表面有陰暗的部分和明亮的區域。早期的天文學家在觀察月球時，以為發暗的地區都有海水覆蓋，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形山。位于南極附近的貝利環形山直徑295公里，可以把整個海南島裝進去。最深的山是牛頓環形山，深達8788米。除了環形山，月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現，別有一番風光。

月球的正面永遠向著地球。另外一面，除了在月面邊沿附近的區域因天秤動而中間可見以外，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。而當人造探測器運行至月球背面時，它將無法與地球直接通訊。

月球約一個農歷月繞地球運行一周，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。

相對于背景星空，月球圍繞地球運行(月球公轉)一周所需時間稱為一個恒星月；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。朔望月較恒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。

因為月球的自轉周期和它的公轉周期是完全一樣的，地球上只能看見月球永遠用同一面向著地球。自月球形成早期，地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，其結果是月球以每年約38毫米的速度遠離地球。同時地球的自轉越來越慢，一天的長度每年變長15微秒。

月球對地球所施的引力是潮汐現象的起因之一。月球圍繞地球的軌道為同步軌道，所謂的同步自轉并非嚴格。由于月球軌道為橢圓形，當月球處于近日點時，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，當月處于遠日點時，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。

嚴格來說，地球與月球圍繞共同質心運轉，共同質心距地心4700千米（即地球半徑的2/3處）。由于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，地球和月球均以迎時針方向自轉；而且月球也是以迎時針繞地運行；甚至地球也是以迎時針繞日公轉的。

很多人不明白為甚么月球軌道傾角和月球自轉軸傾角的數值會有這么大的變化。其實，軌道傾角是相對于中心天體（即地球）而言的，而自轉軸傾角則相對于衛星。

月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公轉軌道平面）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。因為地球并非完美球形，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，白道面相對于地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜于黃道面）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上時，便會發生日食；而當滿月剛好在月交點上時，便會發生月食。

月球背面的結構和正面差異較大。月海所占面積較少，而環形山則較多。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）。背面未發現“質量瘤”。背面的月殼比正面厚，最厚處達150公里，而正面月殼厚度只有60公里左右。

月球本身并不發光，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，相當于100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個良好的反光體，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，列出不同月齡時的亮度值。從中可以看出，滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。

由于月球上沒有大氣，再加上月面物質的熱容量和導熱率又很低，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 127℃；夜晚，溫度可降低到-183℃。這些數值，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導熱率低造成的。

從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結構。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，據推測大概是由Fe-Ni-S和榴輝巖物質構成。

月球的數據資料
平均軌道半徑 384,400千米
軌道偏心率 0.0549

近地點距離 363,300千米
遠地點距離 405,500千米

平均公轉周期 27天7小時43分11.559秒
平均公轉速度 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°)
升交點赤經 125.08°
近地點輻角 318.15°

默冬章 (repeat phase/day) 19 年

平均月地距離 ~384 400 千米

交點退行周期 18.61 年
近地點運動周期 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

自轉周期 27天7小時43分11.559秒（同步自轉）
自轉速度 16.655 米/秒（于赤道）

自轉軸傾角 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）

分點月 27.321 582 相對于春分點

近點月 27.554 550 相對于近地點

交點月 27.212 220 相對于升交點

月球運動
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。月球的質量約7350億億噸，相當于地球質量的1/81，月面重力則差不多相當于地球重力的1/6。

月球的軌道運動
月球以橢圓軌道繞地球運轉。這個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
月球在繞地球公轉的同時進行自轉，周期27.32166日，正好是一個恒星月，所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱“同步自轉”，幾乎是衛星世界的普遍規律。一般認為是行星對衛星長期潮汐作用的結果。天平動是一個很奇妙的現象，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，自轉速度與公轉角速度不匹配。
2、白道與赤道的交角。

天秤動
由于月球軌道為橢圓形，當月球處于近日點時，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，當月處于遠日點時，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。這種現象稱為天秤動。又由于月球軌道傾斜于地球赤道，因此月球在星空中移動時，極區會作約7度的晃動，這種現象稱為天秤動。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。這種現象稱為天秤動。

月食
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分時，太陽，月球，地球，行成一條直線，太陽光被月球遮住，所以每當農歷15日前后可能就會出現月食。
也就是說，此時的太陽、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，會被地球所掩蓋。

以地球而言，當月食發生的時候，太陽和月球的方向會相差 180 度，所以月食必定發生在“望”(即農歷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交點附近，才有機會連成一條直線，產生月食。

月食分類
月食可分為月偏食、月全食及半影月食三種。當月球只有部分進入地球的本影時，就會出現月偏食；而當整個月球進入地球的本影之時，就會出現月全食。至于半影月食，是指月球只是掠過地球的半影區，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于月球的2.5倍。所以當地球和月亮的中心大致在同一條直線上，月亮就會完全進入地球的本影，而產生月全食。而如果月球始終只有部分為地球本影遮住時，即只有部分月亮進入地球的本影，就發生月偏食。月球上并不會出現月環食。因為，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。如果月球進入半影區域，太陽的光也可以被遮掩掉一些，這種現象在天文上稱為半影月食。由于在半影區陽光仍十分強烈，月面的光度只是極輕微減弱，多數情況下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情況下，由于較不易為人發現，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，這也意味著在發生月全食時，月球會完全進入地球的本影區內，所以不會出現月環蝕這種現象。

每年發生月食數一般為2次，最多發生3次，有時一次也不發生。因為在一般情況下，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發生月食。

據觀測資料統計，每世紀中半影月食，月偏食、月全食所發生的百分比約為36.60％，34.46％和28.94％。

月球的構造
據猜想，月球可能是空心的。月球是冰行星，在與地球擦過時被地球吸引力，有了軌道。在探測月球時，發現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，表面開裂，水傾斜而出，導致地球的“諾亞洪水”，后來月核填補了此開裂，月球從此無核。再有，月球的平均密度比地球小，說明月球內部有大量空氣存在。但這一理論有待深入考察。

月球地形
環形山
環形山這個名字是伽利略起的。是月面的顯著特征，幾乎布滿了整個月面。 最大的環形山是南極附近的貝利環形山，直徑295千米，比海南島還大一點。小的環形山甚至可能是一個幾十厘米的坑洞。直徑不小于1000米的大約有33000個。占月面表面積的 7-10%。

有個日本學者1969年提出一個環形山分類法，分為克拉維型（古老的環形山，一般都面目全非，有的還山中有山）哥白尼型（年輕的環形山，常有“輻射紋”，內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（環壁較低，可能從哥白尼型演變而來 ）碗型和酒窩型（小型環形山，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際上是月面上的廣闊平原。由于歷史上的原因，這個名不副實的名稱保留下來。

已確定的月海有22個，此外還有些地形稱為“月海”或“類月海”的。公認的22個絕大多數分布在月球正面。背面有3個，4個在邊緣地區。在正面的月海面積略大于50%，其中最大的“風暴洋” 面積約五百萬平方公里，差不多九個法國的面積總和。 大多數月海大致呈圓形，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“海”以外，還有五個地形與之類似的“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：露灣、暑灣、中央灣、虹灣、眉月灣；沼有腐沼、疫沼、夢沼三個，其實沼和灣沒什么區別。

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面低1-2千米，個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的物理量）也比較低，因而看起來現得較黑。

月陸和山脈
月面上高出月海的地區稱為月陸，一般比月海水準面高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偏高。現在認為大多數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，5000-6000米20個，4000-5000米則有80個，1000米以 上的有200個。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，有時為斷崖狀，另一側則相當平緩。

除了山脈和山群外，月面上還有四座長達數百千米的峭壁懸崖。其中三座突出在 月海中，這種峭壁也稱“月塹”。

月面輻射紋
月面上還有一個主要特征是一些較“年輕”的環形山常帶有美 麗的“輻射紋”，這是一種以環形山為輻射點的向四面八方延伸的亮帶，它幾乎以筆直的方向穿過山系、月海和環形山。 輻射文長度和亮度不一，最引人注目的是第谷環形山的輻射紋，最長的一條長1800千米，滿月時尤為壯觀。其次，哥白尼和開普勒兩個環形山也有相當美麗的輻射 紋。據統計，具有輻射紋的環形山有50個。

形成輻射紋的原因至今未有定論。實質上，它與環形山的形成理論密切聯系。現 在許多人都傾向于隕星撞擊說，認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。而另外一些科學家認為不能排除火山的作用，火山爆發時的噴 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在月陸上較平坦的地區，而那些較窄、較小的月谷（有時又稱為月溪）則到處都有。最著名的月谷是在柏拉圖環形山的東南連結雨海和冷海 的阿爾卑斯大月谷，它把月面上的阿爾卑斯山攔腰截斷，很是壯觀。從太空拍得的照片估計，它長達130千米，寬10-12千米。