月球

月球是地球唯一的天然卫星，也是太阳系中第五大的卫星。它是一个近似球形的岩石天体，平均直径约为3,475千米，绕地球运行的平均距离为384,400千米。月球表面保存着撞击坑、古老的火山平原，以及早期形成过程的证据。月球与地球之间的引力相互作用产生了潮汐，并逐渐改变这两个天体的自转和轨道。(nssdc.gsfc.nasa.gov)

物理特征

月球的质量约为7.35 × 10²²千克，约为地球的八十一分之一。其平均密度约为每立方米3,344千克，明显低于地球。月球表面的引力加速度约为1.62米每二次方秒，大约是地球表面值的六分之一；逃逸速度约为每秒2.38千米。尽管月球与地球有着共同的历史，这些性质仍使两者有所区别。(nssdc.gsfc.nasa.gov)

月球主要通过反射太阳光发亮，而不是自身发出可见光。虽然它在夜空中十分醒目，表面却相对暗淡：其平均反照率，即反射能力，约为0.11。从地球上看，月球的平均角直径约为半度，但会随着它沿椭圆轨道运行时距离的变化而改变。(nssdc.gsfc.nasa.gov)

轨道、自转与月相

以遥远的恒星为参照，月球绕地球运行一周约需27.32天。它的自转周期与此基本相同，这种状态称为潮汐锁定或同步自转。因此，月球始终以大致相同的半球朝向地球。这并不意味着月球不自转：每绕地球一周，它也绕自身的轴旋转一周。月球背面并非永远黑暗；两个半球都会经历日照和黑暗。(nssdc.gsfc.nasa.gov)

一个完整的月相周期约为29.53天。这个周期长于月球的公转周期，因为地球也在绕太阳运行，所以月球必须再运行一段距离，才能恢复相同的日—地—月相对位置。新月、娥眉月、弦月、凸月和满月，描述的是从地球上能看到的月球受光半球所占比例的变化。通常的月相变化并不是由地球的影子造成的。(nssdc.gsfc.nasa.gov)

月球轨道平面相对于地球轨道平面倾斜约5.1度。因此，日食和月食并不会每个月都发生。月球运行到地球与太阳之间时，可能发生日食；月球穿过地球的影子时，可能发生月食。两者都要求日、地、月在两个轨道平面的交线附近足够接近成一直线。(science.nasa.gov)

起源与地质演化

目前解释月球起源的主流理论是大碰撞假说。大约45亿年前，一个通常称为忒伊亚的大型天体与年轻的地球发生碰撞。碰撞抛出的物质形成了月球。碰撞时的具体条件、地球与撞击天体各自贡献的物质比例，以及此后月球的聚集形成过程，仍是研究课题。(science.nasa.gov)

支持这一解释的证据包括月球相对较小的金属核心、其化学组成，以及早期表面曾被深厚岩浆海覆盖的迹象。随着这些熔融物质冷却，密度较大的组分下沉，较轻的矿物则在近表面处聚集，形成了分异的内部结构和早期月壳。月球样品及其同位素组成，为这一演化过程的模型提供了约束。(science.nasa.gov)

月球可见表面上，明亮、撞击坑密集的高地与较暗的月海形成鲜明对比。“月海”的拉丁语名称意为“海洋”。月海并不是水体，而是古代熔岩流形成的平原，通常位于大型撞击盆地内。月球正面的月海面积远大于背面。因此，撞击成坑与火山活动在两个半球塑造了不同的地貌。(science.nasa.gov)

内部结构与表面环境

月球具有月壳、岩质月幔，以及一个较小的富铁核心，其中既有固态区域，也有熔融区域。月球背面的月壳通常更厚。月震观测、轨道测量和激光测距实验为内部结构提供了约束，但其深部结构的细节仍不确定。(science.nasa.gov)

月球表面大部分被月壤覆盖。月壤由反复撞击产生的松散尘埃、矿物碎片、破碎岩石和玻璃组成，与地球上经生物作用形成的土壤不同。月壤中最细小的颗粒具有磨蚀性，而持续的撞击不断破碎并混合表层物质。(science.nasa.gov)

月球的大气极其稀薄，几乎无法阻挡辐射或流星体。暴露的月球表面在阳光下，温度可达到约127°C；在黑暗中，则可降至约−173°C。月球上的水以多种形式存在，包括极地永久阴影区中的冰，以及与受阳光照射的表面物质相结合的少量水分子。这些发现并不意味着月球上存在湖泊或类似地球的水循环。(science.nasa.gov)

与地球的相互作用及探测

月球是引起地球潮汐的主要天体。潮汐相互作用会耗散自转能量，使地球自转逐渐减慢，并将角动量转移到月球轨道。因此，月球正以每年约4厘米的速度远离地球；不能据此假定这一速率在月球的整个历史中始终不变。(science.nasa.gov)

无人探测始于20世纪50年代。苏联的月球3号于1959年拍摄了月球背面，月球9号则于1966年实现了首次软着陆。阿波罗11号于1969年7月20日实现了人类首次登月。在1969年至1972年间的六次成功月面任务中，十二名宇航员共采集了约382千克月球物质。(science.nasa.gov)

后续任务进一步开展了轨道测绘、表面测量和样品采集。中国的嫦娥四号于2019年实现了首次月球背面软着陆，嫦娥六号于2024年首次带回月球背面样品。美国国家航空航天局的月球勘测轨道飞行器提供了有关月球地形与物质组成的详细观测数据，为地质研究和探测地点评估提供了支持。(science.nasa.gov)