月球也稱太陰.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,其他行星都有天然衛(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,太陽的1/400.月球的體積只有地球的1/49,質(zhì)量約7350億億噸,相當(dāng)于地球質(zhì)量的1/81,月球表面的重力差不多是地球重力的1/6.
月球表面
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)都是向著地球,其原因是潮汐長期作用的結(jié)果.另外一面,除了在月面邊沿附近的區(qū)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(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)的角動量轉(zhuǎn)變?yōu)樵虑蚶@地公轉(zhuǎn)的角動量,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.

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(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（即與黃道的交點(diǎn)在順時(shí)針轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸的傾角,使它出現(xiàn)±0.002 56°的擺動,稱為章動.
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),便會發(fā)生日食；而當(dāng)滿月剛好在月交點(diǎn)上時(shí),便會發(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3800萬平方千米,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
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.
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)會連成一條直線,產(chǎn)生月食.