月亮是黑夜中最容易找到的天体——当它在那里的时候。地球上唯一的天然卫星一直在我们头顶盘旋，明亮而圆。几千年来，月亮的圆缺频率一直在指引着人类——例如，日历上的月份大致相当于从一个满月到下一个满月的时间。

月相和月球轨道对很多人来说都是谜。例如，月亮总是给我们看同一张脸。这是因为无论是绕地轴旋转还是绕地球公转，都需要27.3天。我们可以看到满月、半月或没有月亮(新月)，因为月亮反射阳光。我们能看到多少它的相貌，取决于月球相对于地球和太阳的位置。

虽然月球是地球的卫星，但它的直径约为2159英里(3475公里)，冥王星要大。月球的大小略大于地球的四分之一(27%)，但却比任何其他行星及其卫星都要小得多(1:4)。这意味着月球对地球有很大的影响，很可能是它使地球上的生命成为可能。

月球是如何形成的?

关于月球是如何形成的，有各种各样的理论，但最近的证据表明，月球是在一次巨大的碰撞中撕裂了一大块地球后形成的。

对月球形成的主要解释是，一次巨大的撞击把月球从原始的熔融地球上撞落到了轨道上。科学家们表示，撞击者的质量大约是地球的10%，和火星差不多大。由于地球和月球的成分如此相似，研究人员得出结论，这次撞击一定发生在太阳系形成后约9500万年，大约3200万年。(太阳系大约有46亿年的历史。)2015年的新研究进一步支持了这一理论，基于对早期太阳系行星轨道的模拟，以及新发现的地球和月球上检测到的钨182元素差异不大。

尽管大撞击理论主导了科学界的讨论，但对于月球的形成还有其他一些观点。根据最近的一项理论，其中包括地球俘获了月球，月球从地球分裂出来，或者地球甚至从金星偷走了月球。

内部结构

月球很可能有一个非常小的核心，只有月球质量的1%到2%，大约420英里(680公里)宽。它可能主要由铁组成，但也可能含有大量的硫和其他元素。

它的岩石地幔厚约825英里(1330公里)，由富含铁和镁的致密岩石组成。地幔中的岩浆在过去曾经到达地表，并在超过10亿年的时间里火山喷发——从至少40亿年前到不到30亿年前。

顶部的地壳平均深度约为42英里(70公里)。地壳的最外层由于受到了巨大的冲击而支离破碎，形成了一个破碎带，在约6英里(9.6公里)深的地方还有完整的物质。

表面成分

和四颗内行星一样，月球也是岩石构成的。它布满了由数百万年前小行星撞击形成的陨石坑。因为没有天气系统，陨石坑没有被侵蚀。

按重量计算，月球表面的平均成分约为43%的氧气、20%的硅、19%的镁、10%的铁、3%的钙、3%的铝、0.42%的铬、0.18%的钛和0.12%的锰。

轨道飞行器在月球表面发现了可能源自地下深处的水的痕迹。他们还发现了数百个坑，这些坑可以为以后长期留在月球上的宇航员提供住所。

月球勘测轨道飞行器(LRO)正在进行的观测显示，月球南极斜坡上的水量更为丰富，尽管科学家们警告说，那里的水量堪比地球极度干旱的沙漠。与此同时，2017年的一项研究表明，月球内部可能也富含水。

月球大气

月球的大气层非常稀薄，所以一层尘埃——或者一个脚印——可以在几个世纪内完全不变化地存在着。如果没有大气层，热量就不能在地表附近储存，所以温度变化很大。月球阳面白天的温度达到273华氏度(134摄氏度);在黑暗的一面，它会冷到零下243华氏度(零下153摄氏度)。

地球轨道/关系

月球的引力对地球产生引力，导致海平面可预测的涨落，即潮汐。潮汐在小得多的程度上也发生在湖泊、大气和地壳内部。

涨潮是指水向上凸起，低潮是指水下降。由于重力作用，涨潮发生在地球离月球最近的一侧，由于水的惯性作用，涨潮也发生在离月球最远的一侧。低潮发生在这两个峰之间。

月球的引力也减缓了地球的自转速度，这种效应被称为潮汐制动，它使我们的一天每世纪延长2.3毫秒。地球失去的能量被月球吸收，增加了它与地球的距离，这意味着月球每年离地球更远1.5英寸(3.8厘米)。

月球的引力可能是使地球成为宜居星球的关键，因为它减缓了地球轴向倾斜的摆动程度，从而在数十亿年的时间里形成了相对稳定的气候，使生命得以繁衍生息。

月球当然也不能毫发无损地逃脱这种相互作用。一项新的研究表明，地球引力使月球在其生命早期形成了奇怪的形状。

探索与古代研究

一些古人认为月亮是一碗火，而另一些人认为它是一面反映地球陆地和海洋的镜子，但古希腊哲学家知道月亮是一个球体，它的月光反射阳光，环绕地球运行。希腊人还认为月球上黑暗的区域是海洋，而明亮的区域是陆地，这影响了这些地方现在的名字——“maria”和“terrae”，这两个词在拉丁语中分别代表海洋和陆地。

开创性的天文学家伽利略是第一个使用望远镜对月球进行科学观察的人，他在1609年描述了一个粗糙的多山的表面，这与他那个时代人们普遍认为的月球是光滑的截然不同。

1959年，苏联发射了第一艘宇宙飞船登陆月球表面，并发回了月球背面的第一批照片。这促使苏联和美国都进行了一系列无人探月任务。这些最初的探测中有许多是失败的，或者只是部分成功。然而，随着时间的推移，这些早期的探测器传回了关于月球表面和地质历史的信息。美国发起了一系列先驱者、突击队员和测量员的任务，而苏联则以“卢娜”和“赞德”的名义派出了探测器。月球2号是1959年第一个登陆月球的航天器。第一次软着陆是在1966年，由月球9号完成的。

20世纪60年代和70年代，美国将宇航员送上月球轨道和表面。第一次登月任务是在1968年，当时阿波罗8号宇航员环绕月球飞行。1969年，阿波罗11号将第一批宇航员送上月球，这无疑是美国宇航局最著名的成就之一，随后又成功地执行了五次任务(其中一次是阿波罗13号，没有登月)。他们的努力得到了842磅的回报。(382公斤)的岩石和土壤对地球的研究。它仍然是人类造访过的唯一一颗地外天体。科学家们继续研究这些岩石，并随着技术的进步取得了新的发现。例如，2013年，在阿波罗15号、16号和17号的样本中发现了水——这是一个有趣的发现，因为之前的分析显示这些岩石非常干燥。

虽然载人登月任务于1972年结束，但机器人探索仍在继续。在20世纪60年代和70年代，即使阿波罗号的宇航员在月球着陆，苏联仍然积极参与机器人探月。1970年9月，第一次月球样本返回任务是与“月球16号”一起进行的，此前其他任务多次尝试失败。仅仅两个月后，苏联也部署了第一艘月球车，名为Lunokhod 1。1973年投入使用的Lunokhod 2号创下了40多年来的越野驾驶纪录，直到2014年，历时数年的“机遇号”火星探测器在驾驶数年后超越了这一纪录。

经过十多年的间歇期，美国的月球探测工作在上世纪90年代随着克莱门汀号和月球探勘者号的机器人任务而重新开始。两项任务都表明月球两极可能存在水，暗示LRO和月球陨坑观测与传感卫星(LCROSS)的联合发射在2009年帮助证明了这一点。同样在20世纪90年代，其他太空计划已经发展到足以让新国家自己开始探索月球。日本第一次成功的任务，Hiten或MUSES-A，发生在1990年。

欧洲航天局在2003年发射了它的第一个任务，智能1号，中国的嫦娥1号在2007年紧随其后。印度在2008年发射了“月船一号”，但控制人员在2009年与该航天器失去了联系。2013年，中国通过在地球卫星上着陆机器人漫游者创造了历史。

2011年，LRO发回了有史以来最好的月球地图。月球表面的高分辨率图像不仅提供了有关水和地质的信息，还提供了各种航天器和火箭部件着陆和坠毁地点的图片。2017年，美国宇航局的一项雷达技术被用于地球射电望远镜，也发现了印度的“月船一号”宇宙飞船。

美国宇航局最近的其他任务包括重力恢复和内部实验室(GRAIL)，它检查了月球的重力场，以及月球大气和尘埃环境探测器(LADEE)。

国家并不是探索月球的唯一实体。2014年，首个私人月球探测项目启动。私人探索可能是开采月球过程的第一步，尽管所有权和合法性仍存在争议。