軌道運動

月球以橢圓軌道繞地球運轉(zhuǎn)。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′。

月球自轉(zhuǎn)

月球在繞地球公轉(zhuǎn)的同時進行自轉(zhuǎn)，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(xiàn)象我們稱“同步自轉(zhuǎn)”，幾乎是衛(wèi)星世界的普遍規(guī)律。一般認為是行星對衛(wèi)星長期潮汐作用的結(jié)果。天平動是一個很奇妙的現(xiàn)象，它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因：

⒈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。

⒉白道與赤道的交角。

月球章動

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(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。

地月作用

地球與月球互相繞著對方轉(zhuǎn)，兩個天體繞著地表以下1600千米處的共同引力中心旋轉(zhuǎn)。月球的誕生，為地球增加了很多的新事物。

月球繞著地球公轉(zhuǎn)的同時，其特殊引力吸引著地球上的水，同其共同運動，形成了潮汐。潮汐為地球早期水生生物，走向陸地，幫了很大的忙。

地球很久很久以前，晝夜溫差較大，溫度在水的沸點與凝點之間，不宜人類居住。然而月球其特殊影響，對地球海水的引力減慢了地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度，使地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期趨向合理，帶給了我們寶貴的四季，減小了溫度差，從而適宜人類居住。

地震和月球到底有沒有關(guān)系？這是近百年來始終困擾科學家的問題。如今，日本防災科學研究所和美國加州大學洛杉磯分校的研究人員組成的聯(lián)合研究小組終于證實：月球引力影響海水的潮汐，在地殼發(fā)生異常變化積蓄大量能量之際，月球引力很可能是地球板塊間發(fā)生地震的導火索。10月22日，著名的美國《科學》雜志發(fā)表了他們的研究成果。

海水的自然漲落現(xiàn)象就是人們常說的潮汐。當月亮到達離地球近處（我們稱之為近地點）時，朔望大潮就比平時還要更大，這時的大潮被稱為近地點朔望大潮。

科學家已經(jīng)就潮汐對地震的影響猜測了很長的時間，但還沒有人論證過它對全球范圍的影響效果，以前只發(fā)現(xiàn)在海底或火山附近，地震與潮汐才呈現(xiàn)出比較清楚的聯(lián)系。研究者發(fā)現(xiàn)，地震的發(fā)生與斷面層潮汐壓力處于高度密切相關(guān)，猛烈的潮汐在淺斷面層施加了足夠的壓力從而會引發(fā)地震。當潮很大，達到大約2-3米時，3/4的地震都會發(fā)生，而潮汐越小，發(fā)生的地震也越少。

該文章的作者伊麗莎白.哥奇蘭說：“月球引力影響海潮的潮起潮落，地球本身在月球引力的作用下也發(fā)生變形。猛烈的潮汐在地震的引發(fā)過程中發(fā)揮了很大的作用，地震發(fā)生的時間會因潮汐造成的壓力波動而提前或推遲?！?/p>

該文章另一位作者、加州大學洛杉磯分校地球與空間科學系教授約翰.維大說：“地震起因還是一個謎，而這一理論可以說是其中的一種解釋。我們發(fā)現(xiàn)海平面高度在數(shù)米范圍內(nèi)的改變所產(chǎn)生的力量會顯著地影響地震發(fā)生的幾率，這為我們向徹底了解地震的起因邁出了堅實的一步。”

哥奇蘭等人首次將潮的相位和潮的大小合并計算，并對地震和潮汐壓力數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計學分析，采用的計算方法來自于日本地球科學與防災研究所的地震學家田中。田中從1977年至2000年間全球發(fā)生的里氏5.5級以上的板塊間地震中，調(diào)查了2207次被稱為“逆斷層型”地震發(fā)生的地點、時間等記錄，以及與發(fā)生地震時月球引力的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：地震發(fā)生的時間，與潮汐對斷層面的壓力有很高的關(guān)聯(lián)性，月球引力作用促使斷層錯位時，發(fā)生地震次數(shù)較多。

田中認為：“月球的引力只有導致地震發(fā)生的地殼發(fā)生異常變化的作用力的千分之一左右，但它的作用是不可小視的，它是地震發(fā)生的最后助力，相當于壓死駱駝的最后一根稻草?！?/p>

天秤動

因為月球的自轉(zhuǎn)周期和它的公轉(zhuǎn)周期是完全一樣的，所以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導致自轉(zhuǎn)速度減慢，這個過程稱為潮汐鎖定。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毫米的速度遠離地球。同時地球的自轉(zhuǎn)越來越慢，一天的長度每年變長15微秒。

從地球上看月亮，看到的月球表面并不是正好它的一半，這是因為月球像天平那樣擺動。地球上的觀測者會覺得：在月球繞地球運行一周的時間里，月球在南北方向來回擺動，即在維度的方向像天平般的擺動，這被稱為“緯天平動”，擺動的角度范圍約6°57′；月球在東西方向上，即經(jīng)度方向上來回擺動的現(xiàn)象，被稱為“經(jīng)天平動”，擺動角度達到7°54′。除去這兩種主要的天平動，月球還有周日天平動和物理天平動，前三種天平動都并非月球在擺動，是因為觀測者本身與月球之間得相對位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的現(xiàn)象。只有物理天平動是月球自身在擺動，而且擺動得很小。

由于月球軌道為橢圓形，當月球處于近地點時，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東經(jīng)98度的地區(qū)，相反，當月處于遠地點時，自轉(zhuǎn)速度比公轉(zhuǎn)速度快，因此我們可見月面西部達西經(jīng)98度的地區(qū)。這種現(xiàn)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(qū)會作約7度的晃動，這種現(xiàn)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(jīng)度1度的地區(qū)。

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)并非嚴格。

成因探討

月球的起源莫衷一是。對月球的起源，歷史上大致有三大派。而后期則在各種說法的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究結(jié)果而新形成了“碰撞說”，但并未定論。

分裂說

這是最早解釋月球起源的一種假設(shè)。早在1898年，著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中指出，月球本來是地球的一部分，后來由于地球轉(zhuǎn)速太快，把地球上一部分物質(zhì)拋了出去，這些物質(zhì)脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是現(xiàn)在的太平洋。這一觀點很快就受到了一些人的反對。他們認為，以地球的自轉(zhuǎn)速度是無法將那樣大的一塊東西拋出去的。再說，如果月球是地球拋出去的，那么二者的物質(zhì)成分就應該是一致的?？墒峭ㄟ^對“阿波羅12號”飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行化驗分析，發(fā)現(xiàn)二者相差非常遠。

俘獲說

這種假設(shè)認為，月球本來只是太陽系中的一顆小行星，有一次，因為運行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為，地球不斷把進入自己軌道的物質(zhì)吸積到一起，久而久之，吸積的東西越來越多，最終形成了月球。但也有人指出，像月球這樣大的星球，地球恐怕沒有那么大的力量能將它俘獲。

同源說

這一假設(shè)認為，地球和月球都是太陽系中浮動的星云，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)和吸積，同時形成星體。在吸積過程中，地球比月球相應要快一點，成為“哥哥”。這一假設(shè)也受到了客觀存在的挑戰(zhàn)。通過對“阿波羅12號”飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行化驗分析，人們發(fā)現(xiàn)月球要比地球古老得多。有人認為，月球年齡至少應在53億年左右。

碰撞說

這一假設(shè)認為，太陽系演化早期，在星際空間曾形成大量的“星子”，先形成了一個相當于地球質(zhì)量0.14倍的天體星子，星子通過互相碰撞、吸積而長合并形成一個原始地球。這兩個天體在各自演化過程中，分別形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽構(gòu)成的幔和殼。由于這兩個天體相距不遠，因此相遇的機會就很大。一次偶然的機會，那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅改變了地球的運動狀態(tài)，使地軸傾斜，而且還使那個小的天體被撞擊破裂，硅酸鹽殼和幔受熱蒸發(fā)，膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。這些飛離地球的物質(zhì)，主要有碰撞體的幔組成，也有少部分地球上的物質(zhì)，比例大致為0.85:0.15。在撞擊體破裂時與幔分離的金屬核，因受膨脹飛離的氣體所阻而減速，大約在4小時內(nèi)被吸積到地球上。飛離地球的氣體和塵埃，并沒有完全脫離地球的引力控制，通過相互吸積而結(jié)合起來，形成全部熔融的月球，或者是先形成幾個分離的小月球，在逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。

月食現(xiàn)象

月食是一種特殊的天文現(xiàn)象。指當月球行至地球的陰影后時，太陽光被地球遮住。所以每當農(nóng)歷15日前后可能就會出現(xiàn)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(fā)生的時候，太陽和月球的方向會相差180°，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）并不在同一個平面上，而是有約5°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(chǎn)生月食。

分類

月食可分為月偏食、月全食兩種。當月球只有部分進入地球的本影時，就會出現(xiàn)月偏食；而當整個月球進入地球的本影之時，就會出現(xiàn)月全食。至于半影月食，是指月球只是掠過地球的半影區(qū)，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。

月球直徑約為3476千米，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?shù)厍蚝驮铝恋闹行拇笾略谕粭l直線上，月亮就會完全進入地球的本影，而產(chǎn)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(fā)生月偏食。月球上并不會出現(xiàn)月環(huán)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(qū)域，太陽的光也可以被遮掩掉一些，這種現(xiàn)象在天文上稱為半影月食。由于在半影區(qū)陽光仍十分強烈，月面的光度只是極輕微減弱，多數(shù)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(fā)現(xiàn)，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(fā)生月全食時，月球會完全進入地球的本影區(qū)內(nèi)，所以不會出現(xiàn)月環(huán)食這種現(xiàn)象。

每年發(fā)生月食數(shù)一般為2次，最多發(fā)生3次，有時一次也不發(fā)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(fā)生月食。

據(jù)觀測資料統(tǒng)計，每世紀中半影月食，月偏食、月全食所發(fā)生的百分比約為36.60%，34.46%和28.94%。

月球這個熾熱的星球形成以后，當月球慢慢冷卻，月球表面就形成了一個整體的殼，當這個殼體固定下來，殼體內(nèi)的巖漿會慢慢冷卻收縮，慢慢殼內(nèi)的巖漿就會和殼體脫離，隨著時間的推移，內(nèi)部就會形成很大的空間，巖漿在殼體內(nèi)部會自然形成一個球體，由于物體的萬有引力，球體的一側(cè)沒能和殼體脫離，這樣月球就形成一個偏心的球體，隨著月球的重心偏離一側(cè)，月球發(fā)生快慢自轉(zhuǎn)，快慢轉(zhuǎn)變的能量被月球內(nèi)部流動的巖漿摩擦吸收，慢慢月球就形成月球的一面朝向地球。

月球探討月球背面

地球上之所以看到月球的半面，這是因為月球的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴格相等？那這到底是巧合還是有著內(nèi)在的聯(lián)系呢？

讓我們來看看太陽系其它行星的衛(wèi)星的狀況，我們可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴格相等，看來這似乎是存在什么內(nèi)在聯(lián)系的。

月球在地球的引力的長期的作用下，月球的質(zhì)心已經(jīng)不在它的幾何中心，而是在靠近地球的一邊，這樣的話，月球相對于地球的引力勢能就最小，在月球繞地球公轉(zhuǎn)的過程中，月球的質(zhì)心永遠朝向地球的一邊，就好像地球用一根繩子將月球綁住了一樣。太陽系的其他衛(wèi)星也存在這樣的情況，所以衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相等不是什么巧合，而是有著內(nèi)在的因素。

月球磁場

早期的月球?qū)＜冶硎?，月球的磁場很弱或根本沒有磁場，而月巖的樣品顯示它們被很強的磁場磁化了。這對NASA的科學家們又是一次沖擊。因為他們以前總是假設(shè)月巖是沒有磁性的。這些科學家后來發(fā)現(xiàn)了月球曾有過磁場，但沒有了。

在對美國阿波羅號宇航員從月球上帶回的巖石的研究中，科學家們發(fā)現(xiàn)，月球周圍的磁場強度不及地球磁場強度的1/1000， 月球幾乎不存在磁場。但是，研究表明，月球曾經(jīng)有過磁場，后來消失了。

月球磁場從其誕生之后的5-10億年開始，直至36-39億年期間，是有磁場的。但是，當它出現(xiàn)了6-9億年之后，磁場卻突然消失了。地球的磁場起源于地球內(nèi)部的地核，科學家認為，地核分為內(nèi)核和外核，內(nèi)核是固態(tài)的，外核是液態(tài)的。它的粘滯系數(shù)很小，能夠迅速流動，產(chǎn)生感應電流，從而產(chǎn)生磁場。也就是說，所有的行星其磁場都是通過感應電流作用才產(chǎn)生的。

對月球表面巖石的分析結(jié)果，月球不存在可以產(chǎn)生感應電流作用的內(nèi)核。相反，所有的證據(jù)表明，月球的表面是一個已經(jīng)溶解的外殼，是由流動的熔巖流體形成的“?！?，后來因冷卻變成了如今這副模樣。最初，幾乎所有的天文學者都以為人類在月球上找到了海，其實月球上發(fā)暗的部分，正是熔巖流體冷卻形成的。那么，磁場到底是從哪里產(chǎn)生的呢？美國加利福尼亞大學地球行星系的思德克曼教授率領(lǐng)的物理學專家組針對這一專題進行了三維模擬試驗。經(jīng)試驗，他們終于得出了結(jié)論。據(jù)該小組介紹：體輕且流動的巖石，形成了熔巖的“海洋”，它們在從下面漂向月球表面的時候，在其表面之下殘留了大量的類似釷和鈾一樣的重放射性元素。這些元素在崩潰時放出大量的熱，這些熱量就像電熱毯一樣，加熱了月球的內(nèi)核。被加熱的物質(zhì)與月球的表面形成對流，從而產(chǎn)生了感應電流作用。此時，也就產(chǎn)生了月球磁場。但是，當放射性元素崩潰超越一定時點時，對流現(xiàn)象中止，于是感應電流作用也隨之消失。正是由于這樣的變化，才最終導致月球磁場的消失。

忒伊亞和月球

太陽系內(nèi)曾經(jīng)還有一顆行星，它的名字叫做“忒伊亞”（Theia），在《地球的力量》；紀錄片中被譯為《提亞》科學家推測稱這顆行星與地球發(fā)生碰撞才形成現(xiàn)今的月球。美國宇航局發(fā)射的兩個宇宙探測器計劃搜尋忒伊亞的殘骸物質(zhì)，進而揭示月球的神秘起源之謎。

人類登月

第一個到達月球的人造物體是前蘇聯(lián)的無人登陸器“月球2號”，它于1959年9月14日撞向月面。“月球2號”在同年10月7日拍攝了月球背面的照片。“月球9號”則是第一艘在月球軟著陸的登陸器，它于1966年2月3日傳回由月面上拍攝的照片。“月球10號”于1966年3月31日成功入軌，成為月球第一顆人造衛(wèi)星。

在冷戰(zhàn)期間，美國和前蘇聯(lián)一直希望在太空科技領(lǐng)先對方。這場太空競賽在1969年7月19日第一名人類登陸月球時進入高潮。美利堅合眾國“阿波羅11號”的指令長尼爾·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人，“阿波羅11號”的太空人留下了一塊9英寸乘7英寸的不銹鋼牌匾在月球表面，以紀念這次登陸及為有可能發(fā)現(xiàn)它的其他生物提供一些資料。尤金·塞爾南則是最后一個站立在月球上的人，他是1972年12月“阿波羅17號”任務的成員。

6次的阿波羅號任務及3次無人月球號任務（月球16、20、24號）把月球上的巖石及土壤樣本帶回地球。

在2004年2月，美國總統(tǒng)喬治·沃克·布什提出于2020年前派人重新登月。歐洲航天局及中國亦有計劃發(fā)射探測器前往月球。歐洲的“Smart 1”探測器于2003年9月27日升空，并于2004年11月15日進入繞月軌道。它將會勘察月球環(huán)境及制作月面X射線地圖。

中華人民共和國亦積極開展探月計劃，并尋求開采月球資源的可行性，尤其是氦同位素氦-3這種有望成為未來地球能源的元素。有關(guān)中華人民共和國探月計劃，見嫦娥工程條目。

日本及印度亦不甘人后。日本已初步訂出未來探月的任務。日本的宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)甚至已著手計劃的有人的月球基地。印度則會先發(fā)射無人繞月探測器“Chandrayan”。

歐洲希望在月球上建立一個“諾亞方舟”，將地球物種的基因存儲起來，當?shù)厍蛟庥龊藨?zhàn)爭危機或小行星撞擊時，人類的生命可以得到延續(xù)。歐航局將在2020年前分4個階段進行月球探測，計劃在2012年將宇航員送上月球，2025年完成永久性月球基地建設(shè)。計劃耗資：約890億元人民幣。

第一個登月的人

尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong) 1930年8月5日生于俄亥俄州瓦帕科內(nèi)塔。1955年獲珀杜大學航空工程專業(yè)理學碩士學位。1949-1952年在美國海軍服役（飛行駕駛員）。1955年進入國家航空技術(shù)顧問委員會（即后來的國家航空和航天局）劉易斯飛行推進實驗室工作，后在委員會設(shè)在加利福尼亞的愛德華茲高速飛行站任試飛員。1962年至1970年在休斯敦國家航空和航天局載人宇宙飛船中心任宇航員。1966年3月為“雙子星座-8”號宇宙飛船特級駕駛員。