Луна, единственный естественный спутник Земли и ближайшее к нам небесное тело; а также астрономический знак.

    Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите в том же направлении, в котором движется подавляющее большинство других тел Солнечной системы, то есть против часовой стрелки, если смотреть на орбиту Луны со стороны Северного полюса мира. Большая полуось орбиты Луны, равная среднему расстоянию между центрами Земли и Луны, составляет 384 400 км (приблизительно 60 земных радиусов), что соответствует горизонтальному экваториальному параллаксу 57’ 2" ,6. Вследствие эллиптичности орбиты (эксцентриситет равен 0,0549) и возмущений расстояние до Луны колеблется между 356 400 и 406 800 км. В результате и видимый угловой диаметр Луны, на среднем расстоянии равный 31’ 5"», изменяется от 33’ 32"» до 29’ 20"» (то есть бывает больше или меньше солнечного). Период обращения Луны вокруг Земли, так называемый сидерический (звёздный) месяц равен 27,32166 суток, но подвержен небольшим колебаниям и очень малому вековому сокращению. Движение Луны вокруг Земли очень сложно, и его изучение составляет одну из труднейших задач небесной механики. Эллиптическое движение представляет собой лишь грубое приближение, на него накладываются многие возмущения, обусловленные притяжением Солнца, других планет и сплюснутостью Земли. Главнейшие из этих возмущений, или неравенств (так называемое уравнение центра, эвекция, вариация, годичное неравенство), были открыты из наблюдений задолго до теоретического вывода их из закона всемирного тяготения. Притяжение Луны Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землёй, так что, строго говоря, следовало бы рассматривать движение Луны вокруг Солнца и возмущения этого движения Землёй. Однако, поскольку исследователя интересует движение Луны, каким оно видно с Земли, гравитационная теория, которую разрабатывали многие крупнейшие учёные, начиная с И. Ньютона, рассматривает движение Луны именно вокруг Земли.

       Плоскость орбиты Луны наклонена к эклиптике под углом 5° 8’ 43”», подверженным небольшим колебаниям. Точки пересечения орбиты с эклиптикой, называются восходящим и нисходящим узлами, имеют неравномерное попятное движение и совершают полный оборот по эклиптике за 6794 суток (около 18,6 года), вследствие чего Луна возвращается к одному и тому же узлу через интервал времени — так называемый драконический месяц, — более короткий, чем сидерический и в среднем равный 27,21222 суткам; с этим месяцем связана периодичность солнечных и лунных затмений. Луна вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости эклиптики под углом 88° 28’, с периодом, точно равным сидерическому месяцу, вследствие чего она повёрнута к Земле всегда одной и той же стороной. Такое совпадение периодов осевого вращения и орбитального обращения не случайно, а вызвано трением приливов, которое Земля производила в твёрдой или некогда жидкой оболочке Луны. Однако сочетание равномерного вращения с неравномерным движением по орбите вызывает небольшие периодические отклонения от неизменного направления к Земле, достигающие 7° 54’ по долготе, а наклон оси вращения Луны к плоскости её орбиты обусловливает отклонения до 6° 50’ по широте, вследствие чего в разное время с Земли можно видеть до 59% всей поверхности Луны.

     Форма Луны очень близка к шару с радиусом 1737 км, что равно 0,2724 экваториального радиуса Земли. Площадь поверхности Луны составляет 3,8×10⁷км² (то есть 0,0743 » ³/₄₀ земной), а объём 2,2×10²⁵ см³ (то есть 0,0203 » ¹/₄₉объёма Земли). Более детальное определение фигуры Луны затруднено тем, что на Луне, из-за отсутствия океанов, нет явно выраженной уровненной поверхности, по отношению к которой можно было бы определить высоты и глубины; кроме того, поскольку Луна повёрнута к Земле одной стороной, измерять с Земли радиусы точек поверхности видимого полушария Луны (кроме точек на самом краю лунного диска) представляется возможным лишь на основании слабого стереоскопического эффекта, обусловленного либрацией. Луна, под влиянием приливных сил, немного вытянута в сторону Земли. Масса Луны точнее всего определяется из наблюдений её искусственных спутников. Она в 81,3 раза меньше массы Земли, что соответствует 7,35×10²⁵ г. Средняя плотность Луны равна 3,34г/см² (0,61 средней плотности Земли). Ускорение силы тяжести на поверхности Луны в 6 раз меньше, чем на Земле, и равно 162,3 см/сек² и уменьшается на 0,187см/сек² при подъёме на 1 км. Первая космическая скорость на Луне равна 1680 м/сек, а вторая 2375 м/сек. Вследствие малого притяжения Луны, она не смогла удержать вокруг себя газовой оболочки, а также воду в свободном состоянии.

      Фазы Луны. Не будучи самосветящейся, Луна видна только в той части, куда падают солнечные лучи, либо непосредственно, либо отражённые Землёй. Этим и объясняются фазы Луны. Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит примерно между Солнцем и Землёй и обращена к нам своей тёмной стороной, в это время происходит новолуние. Через один-два дня после этого на западной части неба появляется узкий яркий серп «молодой» Луны. Остальная часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землёй, повёрнутой к Луне своим дневным полушарием; это слабое свечение Л. — так называемый пепельный свет Луны. Через 7 сут  Луна отходит от Солнца на 90°; наступает первая четверть, когда освещена ровно половина диска Луны и терминатор, т. е. линия раздела светлой и тёмной стороны, становится прямой — диаметром лунного диска. В последующие дни терминатор становится выпуклым, вид Луны приближается к светлому кругу и через 14—15 суток  наступает полнолуние.Затем западный край Луны начинает ущербляться (уменьшаться); на 22-е сутки  наблюдается последняя четверть, когда Луна опять видна полукругом, но на сей раз обращенным выпуклостью к востоку. Угловое расстояние Луны от Солнца уменьшается, она опять становится суживающимся серпом и через 29¹/₂ суток вновь наступает новолуние. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется синодическим месяцем, имеющим среднюю продолжительность 29,53059 суток.

      Поверхность Луны довольно тёмная, её альбедо равно 0,073, то есть она отражает в среднем лишь 7,3% световых лучей Солнца. Визуальная звёздная величина полной Луны на среднем расстоянии равна — 12,7; она посылает в полнолуние на Землю в 465 000 раз меньше света, чем Солнце. В зависимости от фаз, это количество света уменьшается гораздо быстрее, чем площадь освещенной части Луны, так что когда Луна находится в четверти и мы видим половину её диска светлой, она посылает нам не 50%, а лишь 8% света от полной Луны.

      Даже невооружённым глазом на Луне видны неправильные темноватые протяжённые пятна, которые были приняты за моря: название сохранилось, хотя и было установлено, что эти образования ничего общего с земными морями не имеют. Телескопические наблюдения, которым положил начало в 1610 году Галилей, позволили обнаружить гористое строение поверхности Луны. Выяснилось, что моря — это равнины более тёмного оттенка, чем другие области, иногда называют континентальными (или материковыми), изобилующие горами, большинство которых имеет кольцеобразную форму (кратеры). По многолетним наблюдениям были составлены подробные карты Луны. Например Залив Радуги, а небольшие неправильные пятна — болотами, например Болото Гнили. Отдельные горы, главным образом кольцеобразные, названы именами выдающихся учёных: Коперник, Кеплер, Тихо Браге и другие. Эти названия сохранились на лунных картах и поныне, причём добавлено много новых имён выдающихся людей, учёных более позднего времени.

     Рельеф лунной поверхности был в основном выяснен в результате многолетних телескопических наблюдений. «Лунные моря», занимающие около 40% видимой поверхности Луны, представляют собой равнинные низменности, пересечённые трещинами и невысокими извилистыми валами; крупных кратеров на морях сравнительно мало. Многие моря окружены концентрическими кольцевыми хребтами. Остальная, более светлая поверхность покрыта многочисленными кратерами, кольцевидными хребтами, бороздами и так далее. Кратеры менее 15—20 км имеют простую чашевидную форму; более крупные кратеры (до 200 км) состоят из округлого вала с крутыми внутренними склонами, имеют сравнительно плоское дно, более углублённое, чем окружающая местность, часто с центральной горкой. Высоты гор над окружающей местностью определяются по длине теней на лунной поверхности или фотометрическим способом.  Кратеры на лунной поверхности имеют различный относительный возраст: от древних, едва различимых, сильно переработанных образований до очень чётких в очертаниях молодых кратеров, иногда окруженных светлыми «лучами». При этом молодые кратеры перекрывают более древние.  В образовании форм лунного рельефа принимали участие как внутренние силы, так и внешние воздействия. Расчёты термической истории Луны показывают, что вскоре после её образования недра были разогреты радиоактивным теплом и в значительной мере расплавлены, что привело к интенсивному вулканизму на ее поверхности. В результате образовались гигантские лавовые поля и некоторое количество вулканических кратеров, а также многочисленные трещины, уступы и другое. Вместе с этим на поверхность Луны на ранних этапах выпадало огромное количество метеоритов и астероидов — остатков протопланетного облака, при взрывах которых возникали кратеры — от микроскопических лунок до кольцевых структур поперечником во много десятков, а возможно и до нескольких сотен км. Из-за отсутствия атмосферы и гидросферы значительная часть этих кратеров сохранилась до наших дней. Сейчас метеориты выпадают на Луну гораздо реже; вулканизм также в основном прекратился, поскольку Луна израсходовала много тепловой энергии, а радиоактивные элементы были вынесены во внешние слои Луны. Об остаточном вулканизме свидетельствуют истечения углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были впервые получены советским астрономом Н. А. Козыревым.

     Происхождение Луны окончательно ещё не установлено. Наиболее разработаны три разные гипотезы. В конце 19 века Дж. Дарвин выдвинул гипотезу, согласно которой Луна и Земля первоначально составляли одну общую расплавленную массу, скорость вращения которой увеличивалась по мере её остывания и сжатия; в результате эта масса разорвалась на две части: большую — Землю и меньшую — Луну. Эта гипотеза объясняет малую плотность Луны, образованной из внешних слоев первоначальной массы. Однако она встречает серьёзные возражения с точки зрения механизма подобного процесса; кроме того, между породами земной оболочки и лунными породами есть существенные геохимические различия.

      Гипотеза захвата, разработанная немецким учёным К. Вейцзеккером, шведским учёным Х. Альфвеном и американским учёным Г. Юри, предполагает, что Луна. первоначально была малой планетой, которая при прохождении вблизи Земли в результате воздействия тяготения последней превратилась в спутник Земли. Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего различия земных и лунных пород.

    Согласно третьей гипотезе, разрабатывавшейся советским учёными — О. Ю. Шмидтом и его последователями в середине 20 века, Луна и Земля образовались одновременно путём объединения и уплотнения большого роя мелких частиц. Но Луна в целом имеет меньшую плотность, чем Земля, поэтому вещество протопланетного облака должно было разделиться с концентрацией тяжёлых элементов в Земле. В связи с этим возникло предположение, что первой начала формироваться Земля, окруженная мощной атмосферой, обогащенной относительно летучими силикатами; при последующем охлаждении вещество этой атмосферы сконденсировалось в кольцо планетезималей, из которых и образовалась Луна.Последняя гипотеза на современном уровне знаний (70-е годы 20 века) представляется наиболее предпочтительной.